[发明专利]一种利用大蒜种植及加工废弃物发酵制备蒜氨酸的方法

说明书

本发明公开了一种利用大蒜种植及加工过程中的废弃物来发酵制备蒜氨酸的方法，以大蒜叶、杆、茎、蒂、须等为原料，将大蒜种植及加工废弃物加热使蒜酶失活，粉碎后用纤维素酶酶解处理，在水解液中接种酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）CCCG进行发酵，菌体破壁后即可提取蒜氨酸。该方法利用大蒜种植及加工过程中的废弃物通过微生物合成法制备蒜氨酸，实现了变废为宝的目的，反应条件温和，并且避免了蒜酶对蒜氨酸的分解作用。

技术领域

本发明属于微生物发酵领域，具体涉及一种能利用大蒜种植及加工过程中的废弃物来发酵合成蒜氨酸的方法。

背景技术

蒜氨酸是一种存在于百合科葱属植物鳞芽中的较稳定的非蛋白质类含硫氨基酸，无臭无味，易溶于水但不溶于乙醇，有降低胆固醇，预防肥胖和抗肿瘤等功能，能抑制金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)、大肠杆菌(Eschrichia coli)、幽门螺旋杆菌(Helicobacter pylori)、痢疾杆菌(Shigella dysenteriae)、枯草芽孢杆菌(Bacillussubtilis)的生长，抑制黄曲霉的产毒作用，并且对人体无毒害，可作为良好的食品防腐剂，来延长果蔬的保鲜期，也可以被开发成为药制剂，具有很好的应用前景。

目前蒜氨酸的生产方法主要包括化学合成法、组织培养法和植物提取法。目前被大众广泛接受的是化学合成法和植物提取法。化学合成法以烯丙基卤化物，半胱氨酸，碱和氧化剂作为原料，在一定条件下反应得到蒜氨酸，如CN103483231A以半胱氨酸、烯丙基氯、氢氧化钠和双氧水为原料，在低温高压环境下持续搅拌合成蒜氨酸。植物提取法以大蒜作为原料，经过破碎、萃取、过柱分离得到，包括有机溶剂提取和水提取。由于蒜酶的存在会导致蒜氨酸的分解，在提取过程中通常需要排除蒜氨酸酶的影响。如CN112028798A利用微波高火灭酶装置，在提取过程中利用微波使蒜氨酸酶失活；CN108164611A将大蒜原料和水混合进行热提取，利用高温使蒜氨酸酶失活，再依次进行水提、盐提、碱提、醇提、吸附剂吸附及真空冷冻浓缩处理，得到结晶蒜氨酸；CN110615748A利用乙醇迅速使蒜氨酸酶失活，通过减压蒸馏浓缩和离子交换柱交替处理，得蒜氨酸粗品；CN110963949A以质量百分数3％～10％的氢氧化钠、3％～10％的氢氧化钙、3％～10％的氢氧化钾、3％～10％的碳酸钾、25％～45％的醋酸、25％～45％的盐酸、25％～45％的氢溴酸、25％～45％的磷酸中的任意一种作为蒜氨酸酶破坏液，与大蒜原料混合，在惰性气体保护下粉碎提取，后经有机溶剂萃取得到。由此可见，现存蒜氨酸的生产方法中，化学合成法反应条件严苛，反应收率低，污染环境，后处理麻烦，植物提取法中提取工艺复杂，且需要降低蒜氨酸酶对蒜氨酸分解作用的影响，进一步增加了成本。

大蒜种植及加工的废弃物，包括叶、杆、茎、蒂、须等，含有蒜氨酸及烯丙基硫醇等蒜氨酸合成的前体物质，每年在大蒜的种植及加工基地会产生大量的大蒜废弃物，既污染环境又造成了资源的浪费。

发明内容

本发明是为了弥补上述现有技术所存在的不足之处，旨在提供一种利用大蒜种植或加工过程中的废弃物，包括大蒜叶、杆、茎、蒂、须等来发酵制备蒜氨酸的方法。本发明以蒜氨酸的生物合成途径为参考，以大蒜废弃物作为原料，以实验室来源的酿酒酵母CCCG(CCTCC NO：M2012215)为生产菌，从其发酵液中提取分离获得蒜氨酸。该微生物合成法反应条件温和，绿色高效，并且避免了蒜酶对蒜氨酸的分解作用。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种利用大蒜种植及加工废弃物发酵制备蒜氨酸的方法，包括以下步骤：

(1)将大蒜种植及加工废弃物加热处理使蒜酶失活，粉碎后用纤维素酶酶解处理，收集水解液；

(2)在上述水解液中接种酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)CCCG进行发酵，菌体破壁后即可提取蒜氨酸。