一种提高可得然胶产量的发酵方法技术

本发明专利技术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％。采用本发明专利技术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％。当本发明专利技术产胶期溶氧控制在30％以上，相对于溶氧在10％以下的工艺，本发明专利技术可得然胶产量提高86.7％，凝胶强度提高了91.4％。本发明专利技术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。

A fermentation method to increase yield of available gum

The invention discloses a new fermentation method for increasing the yield of currant gum, which comprises the following steps: adding currant gum-producing strain seed culture liquid into fermentation medium for cultivation, feeding fermentation liquid respectively for 48 hours and 72 hours, adding fresh culture medium, and controlling the dissolved oxygen of fermentation process. At 30%. The production of curdlan gum and the gel strength of fermentation broth are increased by 40% and 58% respectively by adopting the process of the invention compared with the feeding and sugar supplementing process. When the dissolved oxygen is controlled at more than 30% during the gel production period, compared with the process with dissolved oxygen below 10%, the yield of currant gum is increased by 86.7% and the gel strength is increased by 91.4%. The method of the invention improves the rate of producing currant gum in the middle and late period of fermentation, has simple process control, saves production cost, and provides a new method for producing currant gum by microbial fermentation.

【技术实现步骤摘要】
一种提高可得然胶产量的发酵方法
本专利技术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。
技术介绍
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(Agrobacteriumsp.)或根瘤菌(Rhizobiumsp)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Alcaligenesfaecalis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(Productionofcurdlanusingsucroseorsugarcanemolassesbytwo-stepfed-batchcultivationofAgrobacteriumspecies,JournalofIndustrialMicrobiology&Biotechnology,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Agrobacteriumsp.ATCC31749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)。但是本专利技术意外发现，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％。
技术实现思路
本专利技术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。本专利技术在放料时间选择上，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。采用本专利技术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％。当本专利技术产胶期溶氧控制在30％以上，相对于溶氧在10％以下的工艺，本专利技术可得然胶产量提高86.7％，凝胶强度提高了91.4％。以下是本专利技术技术方案的详细描述。本专利技术提供了一种发酵生产可得然胶的方法，将产可得然胶的菌株种子培养液接入发酵培养基中培养，发酵过程中进行放料补料，并且控制pH，溶氧浓度DO不低于30％，直至发酵培养结束。具体步骤如下：(1)从产可得然胶的菌株的斜面刮取一环菌接种到种子培养基中，振荡培养，得到活化的产可得然胶的菌株种子液；(2)将步骤(1)中得到的种子液接种到发酵培养基中；(3)在发酵48h时，放料发酵液，然后一次补料同样体积的步骤(2)所述的培养基，继续发酵，控制溶氧浓度DO；(4)发酵至72h时，放料发酵液，然后一次流加同样体积的步骤(2)所述的培养基，继续发酵，控制溶氧浓度DO；(5)将上述发酵结束后的发酵液加碱溶解，离心，上清用盐酸调节pH值，离心取沉淀，蒸馏水洗涤三次，烘干，即得到所述可得然胶，其中，发酵开始到12小时用碱控制发酵液的pH，发酵12小时至发酵结束用酸和碱配合控制发酵液的pH值。步骤(1)中，所述产可得然胶的菌株包括土壤杆菌ATCC31749、根瘤菌ATCC31750或ATCC21680、或其他公开报道的能够生产可得然胶的菌株等中的一种或几种；优选地，为土壤杆菌ATCC31749、根瘤菌ATCC31750或ATCC21680。步骤(1)中，所述种子培养基组成为：每升培养基中含有(g/L)：蔗糖10-30，(NH4)2HPO43-8，KH2PO41-3，玉米浆2-4，MgSO4.7H2O0.5-2，CaCO31-4；优选地，为每升培养基中含有(g/L)：蔗糖20，(NH4)2HPO45，KH2PO41.5，玉米浆3，MgSO4.7H2O1，CaCO33。步骤(1)中，所述振荡培养的温度为28-32℃；优选地，为30℃。步骤(1)中，所述振荡培养的转速为150-250r/min；优选地，为250r/min。步骤(1)中，所述振荡培养的时间为16-20h；优选地，为18h。步骤(2)中，所述发酵培养基成分为：每升培养基中含有(g/L)：葡萄糖40-100、(NH4)2HPO41-3、酵母膏0.5-1、KH2PO40.5-2、MgSO4·7H2O0.1-1、FeSO4·7H2O0.01-1、MnSO4·H2O0.01-0.05、CoCl2·6H2O0.01、ZnCl20.01、CaCO31-5；优选地，为每升培养基中含有(g/L)：葡萄糖50、(NH4)2HPO41.5、酵母膏1、KH2PO41、MgSO4·7H2O0.5、FeSO4·7H2O0.05、MnSO4·H2O0.02、CoCl2·6H2O0.01、ZnCl20.01和CaCO33。步骤(2)中，所述发酵条件优选为：转速500r/min，通气量1vvm，发酵96h。步骤(2)中，所述接种体积为5％-10％(v/v)；优选地，为10％(v/v)。步骤(3)中，所述放料体积占培养基总体积的10％-30％；优选地，为25％。步骤(3)中，所述补料体积占培养基总体积的10％-30％；优选地，为25％；其中，所述放料体积与补料体积一样。其中，所述培养基成分为：每升培养基中含有(g/L)：葡萄糖40-100、(NH4)2HPO41-3、酵母膏0.5-1、KH2PO40.5-2、MgSO4·7H2O0.1-1、FeSO4·7H2O0.01-1、MnSO4·H2O0.01-0.05、CoCl2·6H2O0.01、ZnCl20.01、CaCO31-5；优选地，为每升培养基中含有(g/L)：葡萄糖50、(NH4)2HPO41.5、酵母膏1g、KH2PO41、MgSO4·7H2O0.5、FeSO4·7H2O0.05、MnSO4·H2O0.02、CoCl2·6H2O0.01、ZnCl20.01和CaCO33。步骤(3)中，所述发酵液中溶氧浓度DO不低于30％；优选地，为35％。步骤(4)中，所述放料体积占培养基总体积的10-30％；优选地，为1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种发酵生产可得然胶的方法，其特征在于，将产可得然胶的菌株种子培养液接入发酵培养基中培养，发酵过程中进行放料补料，并且控制pH和溶氧浓度DO不低于30％，直至发酵培养结束。

【技术特征摘要】
1.一种发酵生产可得然胶的方法，其特征在于，将产可得然胶的菌株种子培养液接入发酵培养基中培养，发酵过程中进行放料补料，并且控制pH和溶氧浓度DO不低于30％，直至发酵培养结束。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤具体为：(1)从产可得然胶的菌株的斜面刮取一环菌接种到种子培养基中，振荡培养，得到活化的产可得然胶的菌株种子液；(2)将所述步骤(1)中得到的种子液接种到发酵培养基中；(3)在发酵48h时，放料发酵液，然后一次补料同样体积的步骤(2)所述的培养基，继续发酵，控制溶氧浓度DO；(4)发酵至72h时，放料发酵液，然后一次流加同样体积的步骤(2)所述的培养基，继续发酵，控制溶氧浓度DO；(5)将上述发酵结束后的发酵液加碱溶解，离心，上清用盐酸调节pH值，离心取沉淀，蒸馏水洗涤三次，烘干，即得到所述可得然胶。3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述产可得然胶的菌株包括土壤杆菌ATCC31749、根瘤菌ATCC31750或ATCC21680中的一种或几种。4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述菌株种子培养基组成为：每升培养基中含有(g/L)：蔗糖10-30，(NH4)2HPO43-8，KH2PO41-3，玉米浆2-4，MgSO4.7H2O0.5-2，CaCO31-4。5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述振荡培养的温度为28-32℃；和/或，所述振荡培养的转速为150-250r/min；和/或，所述振荡培养的时间为16-20h。6.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述发酵培养基成分为：每升发酵培养基包括(g/L)：葡萄糖40-100、(NH4)2HPO41-3、酵母膏0.5-1、KH2PO40.5-2、MgSO4·7H2O0.1-1、FeSO4·7H2O0.01-1、MnSO4·H2O0.01-0.05、CoCl2·6H2O0.01、ZnCl20.01、CaCO31-5。7.如权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述发酵条件为：转速500r/min，通气量1vvm，发酵96h；和/或，所述接种体积为5％-10％(v/v)。8.如权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤(3)中，所述放料体积占培养基总体积的10％...

【专利技术属性】
技术研发人员：高红亮，陶鹏，陆泽赟，常忠义，金明飞，步国建，
申请(专利权)人：华东师范大学，泰兴市东圣生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31