[发明专利]一株产D-阿拉伯糖醇的鲁氏酵母菌株及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及微生物工业菌株开发及应用领域，涉及一种产D-阿拉伯糖醇酵母菌的筛选及其转化D-葡萄糖生产D-阿拉伯糖醇的技术方法。

 

背景技术

D-阿拉伯糖醇是一种天然存在的五碳多元糖醇，又称D-（+）-阿拉伯醇，D（+）-树胶糖醇，其分子式为 C₅H₁₂O₅，与木酮糖和木糖醇是同分异构体。常温下，D-阿拉伯糖醇纯品外观为白色晶体，有甜味，吸湿性强。D-阿拉伯糖醇是一种具有较高营养价值的天然低热值甜味物质，抗龋齿，在生物机体内的代谢作用不影响胰岛素水平，可作为糖尿病人的营养剂、治疗剂，儿童防龋食品，食品添加剂，同时也是一种重要的神经性药物的合成中间体。因此，D-阿拉伯糖醇在食品，化工，医药等领域具有重要的应用价值。

目前，D-阿拉伯糖醇的制备方法主要采用化学合成和生物合成法。化学合成法即通过催化还原D-阿拉伯糖醇或者D-来苏糖获得，该法工艺复杂，设备要求高，环境污染严重，尚未实现规模化生产。生物合成法是利用微生物体内的酶系将葡萄糖转化为D-阿拉伯糖醇，生产工艺简单，操作粗放，投资小收益大。Spencer等人最早发现耐高渗酵母可产多元醇，开辟了生产多元糖醇的新途径。Onishi 等人报道了转化葡萄糖生产D-阿拉伯糖醇是可行的。随后，利用微生物制备D-阿拉伯糖醇的研究受到了国内外学者的广泛关注。

目前制约D-阿拉伯糖醇产量的主要因素是副产物的产生和低转化率，从自然环境直接分离筛选高产D-阿拉伯糖醇的优良酵母是最经济实用的获得生产出发菌株的方法。本发明从天然荆条花蜜样品中分离到一株产D-阿拉伯糖醇的耐高渗鲁氏接合酵母（Zygosaccharomyces rouxii）。所提供菌株保藏于中国典型培养物保藏中心，保藏编号为：CCTCC M 2014205。利用该酵母菌株转化底物D-葡萄糖生产D-阿拉伯糖醇，工艺简单，节约环保，其转化率可达40%，具有实际应用价值，是一株优良的产D-阿拉伯糖醇酵母菌株。

 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一株新的产D-阿拉伯糖醇的耐高渗鲁氏酵母菌株，及其在葡萄糖发酵方面的应用。

本发明先利用高渗液体培养基对所采集的天然花蜜样品进行富集培养，随后涂布于高渗平板，挑取疑似菌落进行摇瓶发酵，采用薄层（微晶纤维素）层析法对发酵液中的糖醇类物质进行初步定性检测和粗定量检测，初步筛选出D-阿拉伯糖醇产量高、甘油等其他副产物产量低且葡萄糖残留量少的菌株，将其发酵液再次通过高效液相色谱法进行定量复筛检测，选育优良的酵母菌株。

1、本发明所提供的鲁氏接合酵母菌株JM-C46（Zygosaccharomyces rouxii JM-C46），已于2014年5月14日保藏于位于中国武汉武汉大学的中国典型培养物保藏中心，保藏编号为：CCTCCNO: M 2014205。

2、本发明利用所提供酵母菌株，采用250ml三角瓶进行摇瓶发酵，首先通过响应面法（RSM）对试验菌株转化底物葡萄糖的发酵培养基组分进行了优化，然后通过单因素试验对发酵条件进行了优化；最后采用5L发酵罐试验，进一步评价该菌株的发酵性能及其生产D-阿拉伯糖醇的能力。

发酵试验结果表明：该菌株葡萄糖耐受浓度可达到500g/L。最适发酵条件为：底物D-葡萄糖浓度20-25%、酵母提取物1.07%、胰蛋白胨0.72%、发酵温度30℃、自然pH、摇床转速200rpm、转化时间4天、接种量10%。

5L发酵罐试验结果表明：该菌株在最适发酵条件下发酵结束后：葡萄糖残量为：3.89 g/L、D-阿拉伯糖醇含量为：79.16 g/L、甘油含量为：9.43 g/L、乙醇含量为：3.21g/L。该菌株的产D-阿拉伯糖醇能力较高。

有益效果：

1）本发明采用高糖富集培养技术、薄层层析技术以及高效液相色谱技术筛选到了产D-阿拉伯糖醇的优良菌株CCTCC M 2014205。该菌株产D-阿拉伯糖醇的能力较高。对发展生物转化葡萄糖生产D-阿拉伯糖醇的技术路线有一定的促进作用。

2）发酵罐试验跟踪的各项性能指标表明：该菌株代谢正常，产D-阿拉伯糖醇能力强，甘油、乙醇等副产物含量较低，葡萄糖残糖量较低，是一株优良的D-阿拉伯糖醇生产菌株。

具体实施方式

下面的实施例可以使本领域研究人员更全面地了解本发明，但不以任何方式限制本发明。