[发明专利]米曲霉固态发酵生产壳寡糖的方法

说明书

本发明公开了一种米曲霉固态发酵生产壳寡糖的方法。该方法首先将保存在试管中的米曲霉菌种活化，转移至锥形瓶，然后接种到固态培养基中，在发酵温度为30℃的培养条件下对米曲霉进行固态发酵培养，发酵4d后终止发酵，获得含壳寡糖的发酵产物。本发明对固态培养基初始含水量、接种量、底物添加量、发酵温度、发酵时间、底物处理6项条件进行了优化，并以壳寡糖产量、壳聚糖酶活为指标判定最优条件，最终得到在培养基初始含水量为50％，接种量为15％，底物添加量为2％，发酵温度为30℃且发酵四天时得到的壳寡糖产量最高。本发明的方法适合工业化生产高含量壳寡糖。

技术领域

本发明属于米曲霉发酵技术领域，具体涉及米曲霉固态发酵生产壳寡糖的方法。

背景技术

米曲霉(Aspergillus oryzae)属于子囊菌门，散囊菌目，散囊菌科，曲霉菌属，黄曲霉群，是在酿酒和发酵业应用很广的一类霉菌。它具有蛋白质分解能力较强的蛋白酶酶系和淀粉糖化能力也较强的糖化酶系等多种酶系统。米曲霉易于培养，又不产生黄曲霉素，是一类有较高利用价值的霉菌。米曲霉是美国食品与药品管理局认可的使用安全的菌种之一。米曲霉在食品业、农业、畜牧业、生物技术等方面都得到了广泛的应用。近期研究发现米曲霉发酵可产生壳聚糖降解的产物-壳寡糖。对于壳聚糖的降解，有专一性酶和非专一性酶降解两种形式。专一性酶即壳聚糖酶，另外脂肪酶、纤维素酶等非专一性酶也可降解壳聚糖。

尽管壳聚糖具有重要的生物活性，但溶解度低，不能溶于水和有机溶剂，因此限制了其在食品、药品、化工制品中的应用。而壳聚糖的水解产物壳寡糖由于分子链长较短和D-氨基葡萄糖中游离的氨基而具有很好的水溶性，得以被广泛应用于食品、农业、生物医药等领域。在食品行业中，壳寡糖是一种良好的天然防腐剂，安全性高且无毒副作用，壳寡糖还可被用作天然保鲜剂，特殊结构可以锁住食品中的水分，对人体矿物质的吸收也有促进作用。在饲料业中，壳寡糖相对于其他饲料添加剂具有不产生耐药性、无药物残留、不对有益菌产生破坏和杀灭等优势。它的理化性质稳定，在胃肠道中不被分解，可被动物直接吸收入血作用于靶细胞，能够持续稳定的提高动物的免疫力。壳寡糖作为免疫增强剂添加到水产饲料中已有许多成功的案例。农业上，壳寡糖可用作生物农药发挥抗虫害作用以提高植物抗病性，加速植株生长发育，且使用过程中无残留，更加绿色环保。

以虾、蟹壳等甲壳素含量丰富的物质为主原料，经过碱处理脱去其中蛋白质成分，酸处理脱去钙质，再脱去乙酰基制得壳聚糖。然后通过水解将壳聚糖转化为壳寡糖，并且可以通过化学、物理、酶促方法完成降解。化学方法包括使用HCl等强酸进行的酸水解，以及H₂O₂等物质完成的氧化降解。化学法都是通过断裂β-1,4糖苷键而得到低分子量的聚合物，反应速度快，产量高，但较难控制反应条件，转化效率低，难以得到较纯的产物，且产物以氨基葡萄糖单糖为主。化学法由于使用大量化学试剂，对环境易造成污染破坏，产生有毒有害物质，反应剧烈较难控制。物理方法简单方便、易于操作，包括超声降解、微波降解和γ射线降解。然而，此方法收率较低，产品分子量难以控制，很难获得相同分子量的产品。酶解法是较化学法相对温和的一种降解方法，反应高效可控，操作简单方便，产品转化率高，产量大，不会改变产物结构，副产物少，且不会造成环境污染，安全性更高。壳聚糖可以被各种类型的酶水解。包括非专一性酶类：脂肪酶、溶菌酶、纤维素酶等，专一性酶即为壳聚糖酶。两类酶在降解中产生的作用效果并不相同，非专一性酶水解较不彻底，产物活性低，反应速度慢，产物复杂难以控制条件得到特定分子量的产品。通过比较可知，各种方法中，壳聚糖酶法的效果较其他方法更优，产物更易控制。然而，壳聚糖酶法生产壳聚糖的产率低，需要优化发酵条件。

发明内容

本发明的目的在于提供一种米曲霉固态发酵生产壳寡糖的方法，提高壳寡糖的产率。

一种米曲霉固态发酵生产壳寡糖的方法，按照如下步骤进行：

(1)将保存在试管中的米曲霉菌种活化，转移至锥形瓶，然后按照15％的接种量接种到固态培养基中，调节固态培养基水分，使之含量为50％；