一种天然香料γ‑癸内酯的制备方法技术

本发明专利技术提供一种天然香料γ‑癸内酯的制备方法。先用粉碎机将改性纤维粉碎，利用不同目数的筛子进行筛分，将筛选出的改性纤维与蓖麻油酸混合、水浴并搅拌获得包埋物；配制转化培养基，将包埋物按照一定量加入到转化培养基中，将上述含有包埋物的转化培养基进行湿热灭菌；将高活性酵母粉加入含有包埋物的转化培养基中，然后进行摇瓶转化和加入发酵罐转化，转化结束后获得γ‑癸内酯。本发明专利技术的方法相比常规油水两相的发酵体系有助于提升产物生成速率；缩短了发酵周期；同时能够缓解底物蓖麻油酸对酵母细胞的抑制作用，使细胞活性能够达到较好的状态，从而较大地提高了γ‑癸内酯的一次积累量。

A method for preparing natural gamma Decalactone of spices

The invention provides a preparation method of natural gamma Decalactone of spices. Using the modified fiber mill crushing, screening by using different mesh sieve, the modified fiber and ricinoleic acid mixing, and mixing to obtain water bath embedded screened; preparation transformation medium, encapsulating matter in accordance with the amount added to the transformation medium, the package containing the embedded conversion medium sterilization; high activity yeast powder containing compounds into buried medium, and then shake flask fermentation tank and adding transformation after transformation, transformation to obtain gamma decalactone. The method of the invention compared to conventional oil-water two-phase fermentation system will help enhance the product formation rate; shorten the fermentation period; at the same time can alleviate the inhibitory effect of substrate ricinoleic acid on yeast cells, the cell activity can reach a better state, thereby greatly improved a gamma Decalactone accumulation.

【技术实现步骤摘要】
一种天然香料γ-癸内酯的制备方法
本专利技术属于材料学及生物发酵工程领域，涉及一种纤维材料，具体来说是一种天然香料γ-癸内酯的制备方法。
技术介绍
γ-癸内酯（gammadecalactone），简称GDL，是一种带有桃香味的内酯类香味物质。它是一个含有五元内酯环的十碳化合物，为无色液体，分子式为C10H18O2，分子量为170.25，微溶于水，易溶于有机溶剂，被广泛用于配制奶油、桃子、柑橘和椰子等型香精中，是香料中需求较大的产品之一。随着γ-癸内酯在香料香精行业的广泛应用，很多香料公司将兴趣投向了这一潜在市场并开始进行研发，使得γ-癸内酯的生物转化生产有了快速发展，天然γ-癸内酯的售价也由20000美元/kg降至1000美元/kg(2014年)。以蓖麻油酸为底物，利用发酵法制备γ-癸内酯的生产工艺，目前存在的最大问题是：由于蓖麻油酸具有难溶于水的特性，其在水中的分散性较差，这就导致蓖麻油酸分子在水相介质中向酵母细胞内进行转运的过程受到极大限制，酵母与底物接触不充分，致使酵母对底物的利用率降低，最终严重影响γ-癸内酯的生成速率和产量。据目前相关文献及专利报道，为了解决上述发酵过程中存在的问题，一般采用两种方式来解决：（1）向发酵液中添加表面活性剂，以增强底物在水相中的分散性，而表面活性剂的加入虽然有利于底物在水相中的分散，提升底物向细胞内的运输速率，但其不利于细胞的正常生长，甚至高浓度的表面活性剂还会抑制酵母细胞活性，使γ-癸内酯的产量不能得到较大提升；（2）向发酵液中添加高浓度蓖麻油酸进行生物转化。高浓度蓖麻油酸的添加有助于增加水相中底物的有效浓度，一定时期内可提升γ-癸内酯的生成量，但水相中过高浓度的蓖麻油酸对酵母细胞具有较为明显的抑制作用，不利于酵母细胞活性的维持，使最终γ-癸内酯的总产量没有较大提升，同时较大量的底物添加量增加了γ-癸内酯生产的一次性投入成本，不利于产品的工业放大。因此，建立一种生物毒性低及生物相容性好并且对底物分散性具有积极促进作用的转化体系，用于γ-癸内酯的生物转化，成为目前该产品向产业化发展的必然趋势。
技术实现思路
针对现有技术中的上述技术问题，本专利技术提供一种天然香料γ-癸内酯的制备方法，所述的这种γ-癸内酯的制备方法要解决现有技术中的方法制备γ-癸内酯的生成速率和产量低的技术问题。本专利技术提供了一种天然香料γ-癸内酯的制备方法，包括如下步骤：1)一个对改性纤维材料进行处理的步骤，先用粉碎机将改性纤维粉碎，然后利用20、50、80或者120目的筛子对改性纤维进行筛选；2)一个制备包埋物的步骤，将步骤1）中筛选出的改性纤维与蓖麻油酸按质量比1:0.5-2混合，在30℃-60℃的温度下水浴0.5-1.5h，并持续搅拌，获得包埋物；3)一个制备转化培养基的步骤，所述的转化培养基由七水硫酸镁、磷酸氢二钾、甘油、L-肉碱和水组成，在所述的转化培养基中，七水硫酸镁的浓度为7-14g/L，磷酸氢二钾的浓度为7-14g/L，甘油的浓度为8-18g/L，L-肉碱的浓度为0.08-0.2g/L，所述的转化培养基的pH为6.0-6.8；4)一个加入包埋物的步骤，将步骤2）的包埋物按照45-150g/L的量加入到上述步骤（3）的转化培养基中，加入后使得蓖麻油酸的浓度为30-50g/L；5)一个灭菌的步骤，将上述步骤4）中含有包埋物的转化培养基于115~130℃的温度下湿热灭菌15min；6)一个接菌的步骤，将高活性酵母粉加入到步骤5）的物料中，菌种接种量为10-20g/L；7)一个转化培养的步骤，转化培养过程中的摇瓶条件为：转速为200-300r/min，温度为22-33℃，转化50-90h；转化培养过程中的发酵罐条件为：转速为300-600r/min，温度为22-33℃，转化50-90h，通气量3.0-6.0v▪v-1▪m-1，发酵结束后获得γ-癸内酯。进一步的，所述改性纤维是一种对油脂具有较强吸附能力并对酵母细胞无毒害作用的天然来源纤维。进一步的，所述改性纤维是经过粉碎后筛选出20-120目范围内的用于包埋蓖麻油酸的改性纤维颗粒。进一步的，所述的高活性的酵母粉为市售安琪高糖型高活性干酵母。本专利技术提供了一种提高底物分散性且进一步提高γ-癸内酯产量的方法，本专利技术通过将底物蓖麻油酸包埋进入改性纤维，再利用包埋物进行γ-癸内酯生产。所述方法中所采用的包埋物（改性纤维-蓖麻油酸）具有两个优点：（1）提高底物在水中的分散性；（2）对底物具有缓释作用，降低高浓度底物对细胞的抑制作用。本专利技术是一种通过将蓖麻油酸与打碎的不同粒径的纤维颗粒混合在一起进行包埋处理,通过酵母生物转化蓖麻油酸制备天然香料γ-癸内酯的方法。改性纤维主要包括纤维素醚类、纤维素酯类和改性纤维素的接枝共聚物。同时纤维表面布满一些纳米级和微米级的小孔，具有很强的吸附能力和简单的脱附能力。本专利技术所使用的改性纤维（购自上海古阳实业有限公司，型号：GY131）是一种经过改性处理的纤维材料，所以当改性纤维在吸附蓖麻油酸饱和以后，再投入发酵液，一是对底物起到了一定的分散作用，使酵母细胞更有利于吸附到油滴表面；二是改性纤维会对蓖麻油酸具有一种缓释作用，同时也降低了底物对于细胞的抑制作用。本专利技术是以一定粒径大小的改性纤维和蓖麻油酸形成的包埋物为底物，利用高活性酵母发酵制备天然γ-癸内酯。实验结果表明，经过改性纤维包埋的实验组γ-癸内酯产量可达8.2g/L，比对照组5.1g/L提高了60.7%。本专利技术提供的方法相比常规油水两相的发酵体系具有以下优势：（1）有助于提升产物生成速率；（2）缩短发酵周期；（3）能够缓解底物蓖麻油酸对酵母细胞的抑制作用，使细胞活性能够达到较好的状态，从而较大地提高了γ-癸内酯的一次积累量。本专利技术与已有技术相比，其技术进步是显著的。本专利技术能够打破常规的油水两相的发酵体系，提升了产物生成速率，缩短了发酵周期，更重要的是能够缓解底物蓖麻油酸对酵母细胞的抑制作用，从而较大地提高了γ-癸内酯的一次积累量，具有良好的工业应用前景。附图说明图1是实施例1和2、5和6、9和10的实施例方法获得的用不同粒径改性纤维包埋底物和对照的产物生成柱状图。图2是实施例3、7和11的实施例方法获得的不用改性纤维包埋底物的对照的产物生成曲线。图3是实施例4、8和12的实施例方法获得的用最佳粒径改性纤维包埋底物的产物生成曲线。图4是实施例3、7和11的实施例方法获得的不用改性纤维包埋底物的对照的底物消耗曲线。图5是实施例4、8和12的实施例方法获得的用最佳粒径改性纤维包埋底物的底物消耗曲线。图6是实施例3的实施例方法获得的对照实验转化18h时发酵液中油滴和酵母的显微镜图。图7是实施例4的实施例方法获得的用最佳粒径改性纤维包埋底物转化18h时发酵液中油滴和酵母的显微镜图。具体实施方式实施例1对照实验为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。本专利技术的实施例首先提供一种天然香料γ-癸内酯的制备方法的对照实施例，包括如下步骤：配制转化培养基：蓖麻油酸40g/L，七水硫酸镁10g/L，磷酸氢二钾10g/L，甘油15g/L，L-肉碱0.12g/L，pH为6.4，将培养基装入250ml摇瓶中，装液量50ml；灭菌：1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种天然香料γ‑癸内酯的制备方法，其特征在于包括如下步骤：1）一个对改性纤维材料进行处理的步骤，先用粉碎机将改性纤维粉碎，然后利用20、50、80或者120目的筛子对改性纤维进行筛选；2）一个制备包埋物的步骤，将步骤1）中筛选出的改性纤维与蓖麻油酸按质量比1:0.5‑2混合，在30℃‑60℃的温度下水浴0.5‑1.5h，并持续搅拌，获得包埋物；3）一个制备转化培养基的步骤，所述的转化培养基由七水硫酸镁、磷酸氢二钾、甘油、L‑肉碱和水组成，在所述的转化培养基中，七水硫酸镁的浓度为7‑14g/L，磷酸氢二钾的浓度为7‑14g/L，甘油的浓度为8‑18g/L，L‑肉碱的浓度为0.08‑0.2g/L，所述的转化培养基的pH为6.0‑6.8；4）一个加入包埋物的步骤，将步骤2）的包埋物按照45‑150g/L的量加入到上述步骤（3）的转化培养基中，加入后使得蓖麻油酸的浓度为30‑50g/L；5）一个灭菌的步骤，将上述步骤4）中含有包埋物的转化培养基于115~130℃的温度下湿热灭菌15min；6）一个接菌的步骤，将高活性酵母粉加入到步骤5）的物料中，菌种接种量为10‑20g/L；7）一个转化培养的步骤，转化培养过程中的摇瓶条件为：转速为200‑300r/min，温度为22‑33℃，转化50‑90h；转化培养过程中的发酵罐条件为：转速为300‑600r/min，温度为22‑33℃，转化50‑90h，通气量3.0‑6.0v ▪ v...

【技术特征摘要】
2017.05.12 CN 20171033408841.一种天然香料γ-癸内酯的制备方法，其特征在于包括如下步骤：1）一个对改性纤维材料进行处理的步骤，先用粉碎机将改性纤维粉碎，然后利用20、50、80或者120目的筛子对改性纤维进行筛选；2）一个制备包埋物的步骤，将步骤1）中筛选出的改性纤维与蓖麻油酸按质量比1:0.5-2混合，在30℃-60℃的温度下水浴0.5-1.5h，并持续搅拌，获得包埋物；3）一个制备转化培养基的步骤，所述的转化培养基由七水硫酸镁、磷酸氢二钾、甘油、L-肉碱和水组成，在所述的转化培养基中，七水硫酸镁的浓度为7-14g/L，磷酸氢二钾的浓度为7-14g/L，甘油的浓度为8-18g/L，L-肉碱的浓度为0.08-0.2g/L，所述的转化培养基的pH为6.0-6.8；4）一个加入包埋物的步骤，将步骤2）的包埋物按照45-150g/L的量加入到上述步骤（3）的转化培养基中，加入后使得蓖麻油酸的浓度为30-50g/L；...

【专利技术属性】
技术研发人员：荣绍丰，王梦泽，管世敏，张硕，李智弟，
申请(专利权)人：上海应用技术大学，
类型：发明
国别省市：上海,31