[发明专利]一种用微生物发酵生产甲壳低聚糖的方法

说明书

技术领域：

本发明涉及生物技术领域，特别涉及一种用微生物发酵生产甲壳低聚糖的方法。

背景技术：

当前国内对甲壳素的利用，主要以壳聚糖为主，而甲壳低聚糖作为一种功能性低聚糖，在医药、食品等领域具有广泛的应用前景，其市场价格比壳聚糖高10倍左右。甲壳低聚糖在国内已有生产，大多是采用酸碱水解法，也有采用酶解法，但都是采用复合酶法，其成本昂贵、规模较小。国外也只有日本等少数几个国家有规模生产。近年对甲壳低聚糖的功能、性质研究的深入，其应用在国内外受到广泛的关注，市场前景广阔。

甲壳低聚糖生产的原料，来源于海产品加工厂的虾、蟹壳等废料。我国海域面积极其辽阔，海产品生产量很大，这些资源很好很充足，但却迄今仍未有效地被开发和利用，因而对环境造成潜在的威胁。所以合理开发利用这一资源，不仅具有经济学意义，还有很重要的生态学意义。

传统的制备甲壳低聚糖的方法是脱乙酰基化学法，由于生产过程耗费能源多、所需设备复杂、采用大量的酸碱用量，同时也污染环境。因此，人们开始寻找生物方法脱乙酰基，现在大都采用酶解法，由于至今没有单一、高效、专一性的酶，需要采用复合的酶解，成本较昂贵，而且在酶解过程没有科学、规范化、合适的酶反应系统，离大规模工业化生产尚有一定距离。

发明内容：

针对传统的制备方法是脱乙酰基化学法，其生产过程耗费能源多、所需设备复杂、采用大量的酸碱用量，同时也污染环境等问题，以及现在采用的生物酶解法，该生产法缺乏廉价、高效、专一性酶和合理的反应系统，使生产缺乏产业化能力的现状。本发明提供一种用微生物菌发酵生产甲壳低聚糖的方法，该方法利用一种用微生物菌即淡紫拟青霉菌Paecilomyces lilacinus耗氧深层发酵降解虾、蟹壳，并在发酵中后期通过再流加工艺，生产出较高浓度甲壳低聚糖，有效避免了传统甲壳低聚糖生产过程采用大量的酸碱用量，有效地提高了能源的利用率，同时又能实现廉价、低成本工业化生产甲壳低聚糖。

本发明的目的是这样实现的：

一种用微生物发酵生产甲壳低聚糖的方法，其以新鲜的虾壳或蟹壳为原料，经原料的制备、发酵原液配制、发酵原液灭菌、接种发酵、流加补料、离心去菌体、真空浓缩、喷雾干燥、产品精制，获得产品甲壳低聚糖。

将新鲜的虾壳或蟹壳晒干，粉碎成120目的干粉，然后以重量比2.5％的虾、蟹壳干粉与水混合均匀，再加入0.02％蛋白胨，制成发酵原液。把配制好的发酵原液泵入发酵罐，密闭罐体，加入蒸汽进行灭菌，使料温升至121℃，保温30分钟，然后逐渐冷却至28℃；往灭菌好的发酵液中接种入种子罐培养好的发酵菌，搅拌通风发酵，刚接种后通风量为1：0.05v/v.min，在发酵的过程，再根据二氧化碳的产生量，逐步增加通风量，并逐步提高发酵温度，在发酵过程定期测定还原糖含量，和甲壳低聚糖的生成量。其中本发明筛选的微生物菌即淡紫拟青霉菌，能分泌一定量的胞外甲壳素酶，在人为的发酵调控条件下，使其具有持续降解甲壳素的能力，使甲壳素被降解形成一定分子量(3000～4000)和浓度的甲壳低聚糖。在发酵过程中虾、蟹壳(甲壳素)一方面为该菌繁殖提供C/N营养，另一方面转化为发酵代谢产物(甲壳低聚糖)。在发酵的生产过程中，我们再通过人为控制发酵生产工艺和流加工艺的办法，流加补料为10％虾、蟹壳粉混合悬浮液，置于流加罐中，通入蒸汽升温至121℃，保温30分钟灭菌，冷却后备用，在发酵的中后期时，分三次逐步流加入发酵罐；使发酵产物的含量得到一定程度的富集。发酵结束时测含甲壳低聚糖含量，直接泵入离心机，在离心机5000rpm中，离心30分钟，获得上清液，把上清液泵入储罐中备用；发酵液经离心除菌，得到的上清液即为一定浓度的甲壳低聚糖产品。其次再经浓缩罐浓缩，把上清液泵入双效蒸发浓缩罐中，进行真空浓缩，浓缩至浓缩液甲壳低聚糖含量在10～15％时，泵入储罐备用，可使甲壳低聚糖的浓度进一步提高，最后再通过低温喷雾干燥的方法，将甲壳低聚糖浓缩液，采用喷雾干燥机，通过调节进料口温度为150℃，出料口温度70～75℃，进行喷雾干燥，制得甲壳低聚糖干燥粉产品，甲壳低聚糖收率可达96％以上，水溶性好。喷雾干燥的粉末中，还含有一定量的无机盐成分，因此甲壳低聚糖3000～4000分子量的含量纯度为93.6％。该产品作为农用、畜牧食用，纯度已完全可行，如需进一步提高含量产品精制，可通过2倍的食用乙醇进行纯化，即可获得99％含量甲壳低聚糖产品，完全水溶。