[发明专利]一种新型高分子材料茁霉多糖的制备方法

说明书

技术领域

本发明是关于一种新型高分子材料茁霉多糖的制备方法，属于高分子材料或微生物发酵领域。

背景技术

多糖是一类高分子化合物，在食品、化学及医药工业有着广泛的应用。传统的天然多糖和化学合成的高分子化合物都有其局限性。微生物多糖具有生产周期短(远低于植物和海藻多糖)，产量、质量和价格受季节、气候影响不大，可以安全地应用于食品、医药、化妆品等行业，可以被微生物降解的优点。近年来微生物多糖研究得到了迅猛发展，其中有些已工业化生产。

茁霉多糖(pullulan，简称Pul)，又名短梗霉多糖，它是出芽孢梗霉产生的胞外多糖，以α-1，6-糖苷键结合麦芽糖构成同型多糖为主，即葡萄糖按α-1，4-糖苷键结合成麦芽三糖，两端再以α-1，6-糖苷键同另外的麦芽三糖结合，如此反复连接而成高分子多糖。

对于茁霉多糖的研究工作起始于西德，英国人在理论方面也做了不少工作。日本进行了比较系统尤其是生产工艺和产品应用的研究，并取得不少成果。茁霉多糖可由淀粉水解物，蔗糖或其他糖类直接发酵生产。它易溶于水，粘度较低，不易凝胶化，不老化，可任意加工成型，无毒副作用，是一种很有前途的工业用多糖。随着其它生物多糖的开发研究以及应用(如海藻糖等)，茁霉多糖的优点日益引起重视，在食品、医药、轻工、化工和石油领域得以广泛的应用。

在包装材料领域，由于石油化学工业中薄膜、塑料容器等产品易造成环境污染，因此寻找可降解高分子材料引起越来越多的重视。用茁霉多糖制成的容器在水中溶解比PVC快3～4倍，而且它是生物合成的微生物降解材料，能被细菌作为营养吞食，燃烧时不释放有毒气体，是真正的环保产品。

在食品工业中，茁霉多糖可作为水果、含油食品、茶叶等的包装材料，它也可作为增稠剂等赋予食品特殊的品质，改善口感、赋予色彩及防止干化等。

在造纸工业中，茁霉多糖的水溶液具有良好的成膜性，用它生产出的无植物纤维纸张具有良好的吸水性，便于书写和印刷，用其作粘结剂配料还可生产出特殊用途的高级纸张。茁霉多糖作粘结剂结成的沙模在浇铸时不产生气体、尘埃、噪音和振动

关于茁霉多糖的生产方法和生产条件，人们已做了细致的研究。在进行商业生产时，一般以淀粉水解物为底物，其浓度为10％～15％。培养基中还含有丙酮、磷酸盐和基础盐。培养液的起始pH调为6.5左右，在发酵过程中，它会慢慢下降，特别是在起初的24h内，最后降至3.5左右。芽短梗霉的最大生长期在前75h内，而茁霉多糖的最佳产量在前100h内得到。培养液需要搅拌和通氧气，且温度保持在30℃左右。选择适当的发酵条件和菌株可以得到分子量大的产物。发酵完毕后，通过过滤把芽短梗霉细胞从培养液中移除。用有机溶剂特别是乙醇沉淀法可分离得到茁霉多糖粗品，利用超滤和离子交换树脂可进行进一步的提纯。

茁霉多糖生物合成是一个极其复杂的、动态的、受多因素影响的过程。其中微生物的生长、产物的形成、底物的消耗、溶氧量、pH值等都处于不断变化之中。选择最佳的发酵初始pH值、菌种、接种量和装瓶量，可以调节发酵液中不同形态的菌体浓度和比例，调控发酵过程中残糖、pH值和溶氧量等参数变化，使发酵向高产多糖的方向进行，大大提高茁霉多糖的产量和转化率。

生产茁霉多糖发酵所用的芽短梗霉菌株，可以从天然物质中分离得到。从自然界获得的芽短梗霉菌株，一般生产茁霉多糖的能力较低，采用物理或化学方法诱变，可以筛选出优良菌株，提高芽短梗霉发酵效率、减少色素生成。

本发明以甘蔗糖蜜为原料，通过微波-紫外线复合诱变的方法筛选出优良的高产糖菌株，经过优化的发酵条件培养，得到的茁霉多糖产率高。

发明内容

本发明的目的是提供了一种新型高分子材料茁霉多糖的制备方法。

(1)诱变处理

单孢子悬液制备：在斜面培养基上加入无菌水，用接种环刮取培养物表面的孢子，制成粗制的孢子悬液。将此悬液振荡20min，过滤悬液，制成孢子浓度约10个/ml的单孢子悬液。

微波-紫外复合诱变处理是在致死率＞95％的照射剂量下，先用微波诱变处理后，然后稀释涂布，28℃-30℃培养，然后挑选长势良好的菌株进行紫外线诱变处理，接着稀释涂布，28℃-30℃培养。

(2)生产菌株的筛选

菌落初筛：将经诱变后的菌株培养，挑取菌落颜色淡化、形态异常或孢子含量丰富的菌株，斜面保存。

摇瓶初筛：将菌落初筛获得的变异菌株接种于发酵培养基中，摇瓶培养，选取多糖产量高的或色素含量明显减少的突变菌株，进行下一步摇瓶复筛。

摇瓶复筛：将摇瓶初筛选出的变异菌株继续摇瓶培养，选出多糖产量最高的菌株。