[发明专利]虾青素与低聚果糖联产发酵方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种法夫酵母的利用技术，尤其是利用法夫酵母生产虾青素与低聚果糖联产发酵方法。其技术领域属于生物医药领域，该技术的发明的目的主要是降低虾青素的生产成本，促进天然虾青素的产业化发酵技术的推广应用。

背景技术

法夫酵母是一种重要的天然虾青素资源，利用法夫酵母发酵生产虾青素具有产品安全性高、生产效率高、不受气候条件限制、占地小、工艺条件容易满足等优点，是虾青素生产的高新技术发展方向。

经过国内科研工作者的长期研究，虾青素的发酵生产水平得到了大幅度提高，少数企业，如Igene Biotechnology Inc，厦门汇盛生物有限公司实现了用法夫酵母产业化发酵生产天然虾青素，但由于存在：“①菌种的产量水平还较低；②虾青素是胞内脂溶性产物，要获得高产，不仅要有高产菌株，还要有高密度培养技术，而菌体生长、虾青素合成及脂肪合成在代谢流的分配上又是相矛盾的；”等局限，虾青素的发酵生产成本还高于化学合成虾青素的生产成本，降低了其产品的市场竞争力，推广应用尚存在困难。

相关研究表明，法夫酵母不仅能合成虾青素，还可以合成丰富的酶类及多糖，如果能建立虾青素及其他活性物质联产发酵技术，就有可能实现在同一批次的发酵过程中同时获得虾青素及其他活性物质的高产，从而降低虾青素的生产成本，提高虾青素产品的市场竞争力。

目前，虽然有研究涉及了利用法夫酵母发酵生产虾青素及低聚果糖，但都是针对单独发酵虾青素或单独发酵低聚果糖所进行的研究，其工艺流程都包括：配制培养基→接种→发酵→收集菌体或发酵液；所用的培养基浓度低、发酵产量低、时间长，且每一个批次的发酵只生产一种产品，不能同时生产虾青素和低聚果糖，因此，成本高。如，目前所报导的利用法夫酵母发酵虾青素的生物量为50-60g/L干菌体、虾青素的产量为30-60mg/L发酵液、发酵液中不含低聚果糖；利用法夫酵母发酵低聚果糖的发酵液中生物量为10g/L左右，虾青素含量为5-6mg/L左右，发酵周期为48h以上，虽然能高产低聚果糖(60g/L)，但虾青素含量太低而无回收价值。

发明内容

本发明的目的在于提供一种虾青素与低聚果糖联产发酵方法，该方法实现虾青素及低聚果糖的同时发酵，只需要进行一次培养，就可同时高产虾青素和低聚果糖，克服了传统虾青素发酵及低聚果糖发酵的不足，同时回收其中的低聚果糖及虾青素，降低法夫酵母生产虾青素的成本，节省了发酵成本及发酵时间，提高了生产效率。

为实现上述目的，本发明的技术解决方案是：

先通过控制发酵条件、利用补料发酵技术提高虾青素的产量，当虾青素的临近结束时，添加高浓度的蔗糖及果葡萄糖的混合物，利用法夫酵母的转糖酶活性转化生产低聚果糖。其主要步骤包括：(1)种子制备；(2)初始培养基的配制；(3)虾青素的高产发酵；(4)低聚果糖的发酵；(5)虾青素和低聚果糖的提取。

首先，配制初始培养基，其配方为：葡萄糖1-3％，酵母膏1-2.5％，硫酸铵1.5-2.4％，磷酸氢二钠0.1-0.4％，磷酸二氢钾0.1-0.4％，硫酸镁0.1-0.2％，氯化钙0.04-0.08％，水91.02-96.16％。发酵为：按5％-10％的接种量接种，发酵的pH值控制在6.0±0.5、溶解氧30±10％的范围内，溶氧与转速联动控制，pH用自动流加氨水反馈调节，当葡萄糖消耗至1％以下时，补充浓度为50％的糖液使糖浓度上升至3-4％之间，当葡萄糖再次下降至1％以下时，再次补充浓度为50％的葡萄糖液使发酵液中葡萄糖浓度上升到3-4％之间，这样不断补充糖液，提高发酵液中菌体及虾青素浓度，当总耗糖量达到24％时，菌体浓度达到7±1％，虾青素浓度达到0.6±0.1％时，不再补充葡萄糖，虾青素的发酵临近终点。

其次，当虾青素发酵临近结束时，停止葡萄糖的补充，一次性加入添加高浓度的蔗糖及葡萄糖浆的混合物，使蔗糖浓度达到8％-18％，总糖浓度达到11％-20％，控制温度16-30C、pH 4-7.0、溶氧30±10％继续发酵2-36h，利用法夫酵母的转糖酶活性，将果糖转移到蔗糖上合成低聚果糖(6-蔗果三糖，1-蔗果三糖)。

采用上述技术方案后，实现了虾青素与低聚果糖的联产发酵，在同一批次的发酵中，可同时获得虾青素和低聚果糖的高产，虾青素的产量达到500mg/L以上，生物达到60g/L以上，低聚果糖的含量达到130g/L以上，蔗糖的转化超过70％。