[发明专利]利用流加和分段补料的方式发酵生产果聚糖

说明书

技术领域

本发明涉及一种发酵生产果聚糖的方法，特别涉及一种利用流加的方式发酵生产果聚糖（levan）的方法。

背景技术

果聚糖（levan）是一种具有广泛用途的胞外多糖，是由果糖残基包在球状结构里组成，以β-2，6糖苷键相连的D-果糖构成的多糖，分子式为（C₁₈H₃₂O₁₆）_n。许多微生物在自然环境中都能产生胞外多聚物(EPS)，果聚糖(levan)只不过是被发现的其中一种，这些胞外多聚物多数存在于湍急的小溪中。它们可以保护微生物避免干燥和毒性的侵蚀损害，并且可以储存碳源。果聚糖(levan)也可以从商品生产中的细胞碎片中被分离出来。在医药上，果聚糖(levan)可用作皮下注射用胆固醇，抗肿瘤、免疫调节剂、抗炎类药物和血浆的替代品。在食品上被用作双呋喃果糖、果糖、低聚果糖，还可用作乳化剂、包封剂、色素和香味剂及脂肪的替代品。

levan早在100多年前就被发现了，由于它的性质区别于其他多糖，所以引起了人们极大的兴趣。一开始只是用在医学上并且用量很少，因为成本很高，人们致力于大规模生产果聚糖(levan)，实现最大经济利益。

目前主要是利用运动单胞杆菌和枯草芽孢杆菌发酵生产果聚糖(levan)，生长周期较长，一般在24-72个小时，菌种耐受底糖浓度低，转化率低，造成成本较高，给应用推广带来很大阻力。

因此，提供一种工艺简单、效果显著的利用流加的方式发酵生产果聚糖（levan）的方法，成为该领域技术人员急待着手解决的问题之一。

发明内容

本发明的目的在于克服上述已有技术的不足之处，提供一种高效可行并可降低果聚糖(levan)生产成本，减小投资，易于生产应用的利用流加和分段补料的方式发酵生产果聚糖的方法。

为实现上述目的本发明所采用的实施方式如下：

一种利用流加和分段补料的方式发酵生产果聚糖的方法，其特征在于实施步骤如下： 

（1）孢子菌悬液的制备：将地衣芽孢杆菌TJZKBA10658接种到培养基斜面上，于30℃恒温培养2-4天，加入质量浓度为0.75%的生理盐水洗涤菌丝体，获得孢子菌悬液，悬液中孢子含量约为10⁵-10⁶个，待用；斜面培养基组成包括，单位1L：葡萄糖2g、酵母粉5g、蛋白胨10g、琼脂15g，用蒸馏水定容至1L，pH值7.0；其中所用菌种：地衣芽孢杆菌TJZKBA10658；

（2）将上述孢子菌悬液用于接种至灭菌后的液体种子培养基中，液体种子培养基组成包括，单位1L：蔗糖20-60g、酵母粉4-8g、蛋白胨5-10g，用蒸馏水定容至1L，pH值7.0；将液体种子培养基于121℃、15分钟灭菌再冷却；然后按照体积百分比5-12%的接种量将孢子菌悬液接入上述冷却的液体种子培养基中，500ml规格的摇瓶装液量是100ml，摇瓶于30-40℃、转速为120-200rpm的摇床上培养24小时，得到液体种子；

（3）将上述液体种子用于接种至灭菌后的5L发酵罐中，发酵罐培养基组成包括，单位1L：蔗糖50-100g、 酵母粉4-8g、蛋白胨5-10g；MgSO₄ 0.1-0.4g、NaCl 0.5-2.0g、K₂HPO₄ 2-4g、KH₂PO₄ 2-4g ，MnSO₄ 0.2-1g，FeCl₂ 0.2-1g，用蒸馏水定容至3L，pH值5.0-8.0，将发酵罐培养基于121℃、15分钟灭菌再冷却；然后按照体积比5-12%的接种量将液体种子接入上述冷却的发酵罐培养基中，发酵温度30-40℃，溶氧控制在30-40%；

（4）在发酵10-15个小时后，连续以1.67ml/min的速度匀速流加浓度为30%-50%的蔗糖；或分段补料，每次补300ml浓度为40-60%的蔗糖，间隔3-4个小时补一次，发酵时间为24-36小时；

（5）发酵结束后，将发酵液6000转/分钟离心15分钟除菌体，取上清液过分子量6000-8000道尔顿超滤膜，截留液浓缩喷粉，得到果聚糖(levan)的产量为200-600g。