[发明专利]一种提高可得然胶产量的发酵方法

说明书

本发明公开了一种提高可得然胶产量的发酵新方法，包括以下步骤：将产可得然胶的菌株种子培养液接入发酵培养基中培养，在可得然胶发酵的48小时和72小时，分别放料发酵液，补加新鲜培养基，并且控制发酵过程的溶氧不低于30％。采用本发明工艺比放料补糖工艺可得然胶产量提高了40％，发酵液的凝胶强度提高了58％。当本发明产胶期溶氧控制在30％以上，相对于溶氧在10％以下的工艺，本发明可得然胶产量提高86.7％，凝胶强度提高了91.4％。本发明的方法提高了在发酵中后期生产可得然胶产胶的速率，工艺控制简单，节约生产成本，为微生物发酵生产可得然胶提供了新方法。

技术领域

本发明属于微生物多糖发酵领域，特别涉及一种提高可得然胶产量的发酵方法。

背景技术

可得然胶(Curdlan)是一种新型的微生物胞外多糖，由于其具有在加热条件下形成凝胶的独特性质，所以又被称做热凝胶。Curdlan的化学结构分析表明它是由单一的D-葡萄糖在C1和C3位置以β-1，3-糖苷键连接而成的无分支的均一多糖聚合物。

可得然胶发酵是典型的非偶联型发酵，在菌种生长期间，没有可得然胶产生；在菌体生长结束，氮源限制条件下，菌体开始分泌可得然胶。可得然胶是水不溶性，易溶于碱液、二甲基亚砜。在加热到55℃时，可以得到低强度可逆性固体可得然胶；继续加热到80℃以上时，可以形成不可逆的固体可得然胶。由于这一特性，且安全无毒，已经广泛应用于面条、果冻等食品。美国FDA在1996年批准可得然胶作为可食用多糖，是第三个作为食品添加剂的微生物多糖。中国食品药品监督局与2006年批准可得然胶可以用于食品领域。

可得然胶发酵是一个由土壤杆菌(Agrobacterium sp.)或根瘤菌(Rhizobium sp)把葡萄糖、蔗糖等小分子糖合成多聚糖的过程。在发酵过程中，碳源会大量消耗，导致发酵后期碳源含量降低，不能满足菌体合成可得然胶的需要。刘惠等(不同的底物流加方式对Alcaligenes faecalis发酵生产热凝胶的影响,生物技术,2008年18(4):78-81)采用两段法优化可得然胶发酵生产，菌体生长阶段用氨水控制pH为7.0，在可得然胶合成阶段采用葡萄糖连续流加，可得然胶产量提高了157％。韩国Lee等人(Production of curdlan usingsucrose or sugar cane molasses by two-step fed-batch cultivation ofAgrobacterium species,Journal of Industrial MicrobiologyBiotechnology,1997,18:255-259)采用ATCC31749菌种，研究补加碳源对可得然胶发酵的影响，相对于没有补加碳源的对照，产量提高了20％。可得然胶是在氮源限制条件下产生的胞外多糖，当氮源充足，菌体只进行生物量的积累，而在氮源耗净时，菌体停止生长开始合成可得然胶(ntrB基因对Agrobacterium sp.ATCC 31749合成胞外多糖的调控研究，工业微生物，2011年第41卷第六期,26-33)。

但是本发明意外发现，在发酵中后期补加含有氮源的培养基，可得然胶产量不仅没有降低，而且还提高了40％左右，同时可得然胶产品质量也有所提升，产品关键性能指标凝胶强度增加了58％。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种利用半连续培养、且补加培养基成分的方法生产可得然胶，可显著提高可得然胶产量，有助于降低可得然胶的生产成本。本发明在放料时间选择上，分为两个阶段，第一次放料补料时间为30-54h，第二次放料补料时间为60-84h。在这两个时间段内放料补料，均能增加菌体量和可得然胶产量。采用本发明工艺比放料补糖工艺可得然胶产量提高了40％，发酵液的凝胶强度提高了58％。当本发明产胶期溶氧控制在30％以上，相对于溶氧在10％以下的工艺，本发明可得然胶产量提高86.7％，凝胶强度提高了91.4％。

以下是本发明技术方案的详细描述。