[发明专利]一株产甘露醇的短乳杆菌菌株及其生产甘露醇的方法

说明书

本发明提供一株产甘露醇的短乳杆菌菌株Lactobacillus brevis3‑A20，菌种保藏号为CGMCC8581。其特点为可利用含葡萄糖、果糖、蔗糖、低聚果糖及果聚糖水解液中的一种或多种碳源，发酵生产甘露醇。同时，本发明提供一种利用该菌株发酵生产甘露醇的方法。在厌氧或微有氧条件下，pH在3.0‑7.0，温度在25‑40度范围内，发酵利用含葡萄糖、果糖、蔗糖及果聚糖中的一种或多种碳源，生产20‑300g/L的甘露醇。

技术领域

本发明涉及到一株产甘露醇的短乳杆菌菌株Lactobacillus brevis3-A20及其发酵生产甘露醇的方法，属食品生物技术领域。

背景技术

甘露醇是一种天然存在的六元糖醇，在食品、医药、化工和轻工等领域具有广泛应用。目前，甘露醇主要由化学法或海带提取法生产。由于，现有的甘露醇生产方法成本及耗能较高。近年来，具有高选择性、低耗能等优点的微生物发酵生产甘露醇的方法广受关注（参考文献[1]Ghoreishi SM,Shahrestani RG.Innovative strategies for engineeringmannitol production.Trends in Food Science&Technology,2009,20:263–270）。

自然界中许多微生物可以利用碳水化合物合成甘露醇，如球拟酵母菌属（Torulopsis）、假丝酵母菌属（Candida）、接合酵母菌属（Zygosaccharomyces）、亮白曲霉（Aspergillus candidus）、产黄青霉（Penicillium chrysogenum）、斜卧青霉（Penicilliumdecumbens）、粗糙青霉（Penicillium scabrosum）、黑曲霉（Aspergills niger）、乳酸乳球菌（Lactococcus lactis）、布氏乳杆菌（Lactobacillus buchneri），发酵乳杆菌（Lactobacillus fermentum），旧金山乳杆菌（Lactobacillus sanfranciscensis），中间乳杆菌（Lactobacillus intermedius），肠膜明串珠菌（Leuconostoc mesenteroides）和假肠膜明串珠菌（Leuconostoc pseudomesenteroides）等（参考文献[2]，Saha BC,RacineFM.Biotechnological production of mannitol and its applications.AppliedMicrobiology and Biotechnology.2011,89(4):879-91.）。

目前，采用短乳杆菌Lactobacillus brevis发酵进行甘露醇的研究并不多见。朱豫等发现一株短乳杆菌M-1具有利用菊芋糖化汁发酵生产甘露醇的能力（参考文献[3]朱豫，曹海龙，岳敏，李曙光，白雪芳，赵小明，杜昱光，以菊芋为原料发酵生产甘露醇的研究，西北农业学报，2009，第5期，137-141。）。岳敏等利用大气压等离子体诱变育种技术获得了一株短乳杆菌菌株Lactobacillus brevis3-A5，采用pH调控技术初步研究了该菌株的发酵工艺（参考文献[4]Yue Min,Cao Hailong,Zhang Jianping,Li Shuguang,Meng Yanyu,Chen Wei,Huang Lishuxin,Du Yuguang.Improvement of mannitol production byLactobacillus brevis mutant3-A5based on dual-stage pH control and fed-batchfermentations,World Journal of Microbiology&Biotechnology,2013,Vol29(10):1923-1930）。然而，该菌株在高浓度底物条件下（180g/L总糖浓度以上），菌体生长受到抑制，无法有效将全部或绝大部分果糖转化为甘露醇，造成大量糖的剩余，无法满足工业放大的需求。因此，能够在高浓度底物下，高效的转化果糖产生甘露醇的菌株是实现发酵法生产甘露醇的关键。

发明内容