[发明专利]散囊菌利用内醚糖及纤维素热解液等产黑色素的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用散囊菌类和不同碳源产黑色素的方法。具体涉及散囊菌类（Eurotium）利用内醚糖、麦芽糖、葡萄糖、蔗糖、乳糖、糖蜜、甜叶菊和热解液等碳源产黑色素。

背景技术

纤维素生物质是地球上最丰富的可再生资源，乳糖、糖蜜、甜叶菊等也是分别在乳产品业、甘蔗、甜菜、甜菊糖制糖业产生的副产品或原料，这些可再生资源的有效利用对缓解资源问题等有着重要的现实意义。

纤维素类生物质包括树木、竹类、农作物秸杆等多种（Mckendry P.Energy production from biomass(part1):overview of biomass[J].Bioresource Technology,2002,83：37-46）。生物质在一定的热解条件(高温、缺氧)下可生成以内醚糖(Levoglucosan，1,6-脱水-β-D-吡喃葡萄糖，简称LG)和热解液为主的热解产物。随着热解技术快速发展，特别是快速热解工艺的利用使得生物质热解产物的产量大幅提高(李林,张洪勋.脱水内醚糖生物利用进,微生物生态学研究进展，2004,222-226)，利用热解产物代作为微生物发酵的碳源和能源的研究越来越引人注目（Bennett N M，Helle S S，Duff S J B．Extraction and hydrolysis of levoglucosan from pyrolysis oil[J]．Bioresouce Technology,2009,100:6059-6053）（Mullen C A,Boateng A A,Goldberg N M．Bio-oil and bio-char production from corn cobs and stover by fast pyrolysis[J].Biomass and Bioenergy,2010,34:67-74）。

Nakagawa用内醚糖作为唯一碳源进行了微生物的同化测试，仅发现为数不多的微生物能够利用内醚糖。其中土曲霉Aspergillus terreus K26能利用内醚糖生成衣康酸(Nakagawa M,Sakai Y,Yasui T.Itaconic acid fermentation of levoglucosan.Journal of Fermentation Technology,1984,62:201-203)。

黑庄绪亮等的研究结果表明，黑曲霉和土曲霉有对内醚糖的同化作用，经过诱变的菌株Aspergillu niger CBX-209可转化内醚糖为柠檬酸（转化率87.5%）(Zhuang XL,Zhang HX,Yang J Z et al.preparation of Levoglucosan by pyrolysis of cellulose and its citric acid fermentation[J].Bioresource Technology,2001,79:63-66)。

余志晟以内醚糖作为唯一碳源对中国三大菌库(CGMCC，ACCC，CICC)的89种菌进行了同化测试，发现其中有八株微生物对内醚糖有同化能力，他的后续工作对自然界319份土样进行了同化内醚糖微生物的筛选，结果表明在77份土样中可观察到有明显的微生物生长。其中Liopmyces siarkeyi菌株对内醚糖的利用率为64.12%(余志晟，纤维素热解产物内醚糖的微生物同化与乙醇发酵测试[J].中国农学通报，2011,27(6):342-349)。目前，散囊菌对内醚糖或热解液或麦芽糖、葡萄糖、蔗糖、乳糖等碳源产黑色素还未见报道。

黑色素是存在于动物、植物和微生物中的天然色素，生物体内通过酪氨酸酶催化L-酪氨酸生成多巴产物，再经过一系列聚合反应生成（顾敏舟.一株高产黑色素的筛选培养及黑色素的初步研究[D]，学位论文,2006）。自然界中黑色素可以分为三类：真黑色素、棕黑素、异黑色素，其区别主要在于颜色和组成（含氮量和含硫量不同），可溶性及颗粒结构（赵肃清,孙远明,蔡燕飞,张瑞厚.天然黑色素的研究进展[J].广州食品工业科技,2004,17(3):54-59）。目前，黑色素因其具有紫外吸收、抗氧化、自由基清除、光保护、抗病毒等特征在轻工业、食品业、农业、医药工业等众多领域有巨大的应用潜力。

目前，黑色素多是通过化学合成或从动、植物体内提取的途径得到，化学合成物的毒性及步骤复杂等使得产品的应用受到限制，而从动、植物体内的提取存在着来源有限的问题。利用微生物发酵生产黑色素具有条件温和、成本较低、操作简单、安全性高等优点。