一株利用生物质糖化液发酵生产虾青素的菌株及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一株利用生物质糖化液发酵生产虾青素的菌株及其应用，所述菌株分类命名为红法夫酵母(Phaffia rhodozyma)H15，保藏编号为CCTCC NO：M 20221891。本发明专利技术通过等离子体诱变，得到的突变菌株H15具有较强的耐受性，可很好的适应生物质水解糖化液，并能以其为唯一碳源，发酵生产虾青素产量达到了225.86mg/L，含量为11.2mg/g细胞干重，是同等条件培养的原始菌株的1.3倍。该菌株虾青素单位产量高、稳定性高好，是一株适合作为工业化应用的优良菌种。本技术工艺步骤简单、发酵时间短、原料来源广泛，可以促进可再生生物质资源的高效利用；发酵所得酵母菌体经过洗涤后冷冻干燥可获得虾青素含量大于1.1％(w/w)的酵母虾青素干粉，具有较高的经济价值。具有较高的经济价值。

【技术实现步骤摘要】
一株利用生物质糖化液发酵生产虾青素的菌株及其应用


[0001]本专利技术属于生物发酵
，具体涉及一种以生物质水解糖化液为原料发酵生产虾青素的菌株及其应用。

技术介绍

[0002]随着经济社会的发展，人们的生活质量大步提高，追求营养更加丰富的健康饮食。以虾青素为代表的类胡萝卜素属于萜类化合物，存在于动物、植物、藻类的黄色、橙红色或红色的色素之中，人体自身不能合成，必须通过饮食摄入。虾青素是自然界最强的抗氧化剂之一，具有很好的着色、抗氧化、提高免疫力、抗衰老等功效，其生物来源的产品安全性好，是一种营养价值较高的食品、饲料添加剂，可很好的满足人们对高质量饮食的需求。
[0003]目前，虾青素主要以化工合成为主，占总产量的80％左右。以虾青素为例，其生产主要被西方欧美公司垄断，我国的虾青素来源主要依靠进口。另外，生物来源的类胡萝卜素的产量较少，主要以天然提取、微藻养殖法为主，产量低且成本较高。在生物合成(发酵法)方面，国外企业已经在菌种、工艺等方面开展了大量的研究，拥有多项专利技术和较为成熟的工艺，但其主要方式还是以藻类提取为主，其生产周期较长、成本较高，集约化程度较低，经济效益不高。当前国内的类胡萝卜素生物合成起步较晚，只有少数几个企业开展了试验性的初步探索，缺乏具有自主知识产权的高效生产工艺，产品缺乏市场竞争力。
[0004]目前,虾青素的微生物发酵工艺主要是以红法夫酵母(Phaffia rhodozyma)为发酵菌种，在好氧条件下以葡萄糖作为底物进行发酵生产。生物质资源中含有大量的纤维素、半纤维素及淀粉等多聚糖类物质，这些碳水化合物聚合物可水解生成富含葡萄糖、木糖等多种低聚糖在内的糖化液，然后再由微生物转化生产下游产品。当前，下游产品主要是以醇类、酸类、微生物之油脂为主，其附加值不高，规模化经济效益较低，工业化生产潜力不足。如能将生物质水解产生的糖化液用来生产高附加值虾青素，将具有显著的经济和社会效益。
[0005]申请人长期从事生物质高效水解工艺研究，拥有城市废弃生物质资源多级水解糖化方法等专利技术，其水解液富含葡萄糖等糖类物质，可以尝试用于虾青素的发酵生产。但是生物质水解糖化液相对于葡萄糖，成分复杂，现有菌株难以适应，

技术实现思路

[0006]本专利技术本专利技术筛选得到一株新的菌株，能够以生物质水解糖化液为发酵原料，进而发酵生产虾青素的技术工艺，既可以充分利用各种废弃生物质资源，又可以生产高附加值的虾青素，同步实现多重经济和社会效益。
[0007]为了实现上述技术目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0008]一株高产虾青素的菌株，其分类命名为红法夫酵母(Phaffia rhodozyma)H15，已保藏于中国典型培养物保藏中心(简称CCTCC)，保藏地址：湖北省武汉市洪山区八一路武汉大学中国典型培养物保藏中心，邮编：430072，保藏编号为CCTCC NO：M 20221891，保藏日期
为2022年12月7日。
[0009]所述菌株红法夫酵母H15通过等离子体诱变筛选得到，具有较强的耐受性，可以很好的耐受生物质水解液中糠醛、有机酸等有害物质，可以利用生物质水解液中的葡萄糖等糖类为碳源，发酵获得高产虾青素。
[0010]菌株特征描述：在普通光学显微镜(1000
×
)下观察为卵圆形，有芽孢；在固体平板培养基上生长72h后观察菌落成球形，表面光滑、大而厚、湿润；菌落呈现血红色，颜色均匀。
[0011]本专利技术的另一目的在于提供所述红法夫酵母H15以生物质糖化液为原料发酵生产虾青素的方法。
[0012]具体的，以生物质水解糖化液为原料，将所述红法夫酵母发酵培养后的发酵液分离得到总固形物浓度大于90％(w/w)的酵母菌体，冷冻干燥后获得虾青素含量大于1.1％(w/w)的酵母虾青素。
[0013]所述红法夫酵母发酵培养方式如下：
[0014]1)平板培养：将红法夫酵母接种至平板培养基培养，培养温度15
‑
35℃，培养时间50
‑
100h；优选培养温度22℃，培养时间72h；
[0015]2)种子培养：将平板培养的红法夫酵母接种到种子培养基中培养，培养温度15
‑
35℃，培养时间20
‑
80h；优选培养温度22℃，培养时间48h；
[0016]3)发酵培养：将种子培养液接种到发酵培养基中，接种量5
‑
15％(v/v)，优选10％(v/v)，发酵温度15
‑
35℃，发酵培养时间为50
‑
200h，优选发酵温度22℃，发酵培养时间为120h。
[0017]进一步的，所述红法夫酵母在好氧条件下发酵培养，通气量0.5
‑
3vvm。
[0018]进一步的，所述红法夫酵母以生物质水解糖化液为碳源发酵培养，其生物质水解糖化液是按照专利ZL201710594661.5的技术工艺进行制备获得的高浓度糖化液。
[0019]YM固体平板培养基配方：酵母粉0.3％、蛋白胨0.5％、麦芽提取物0.3％、葡萄糖1％，琼脂2％，其余为水，pH 6.0。
[0020]种子培养基：酵母粉0.3％、蛋白胨0.5％、麦芽提取物0.3％、葡萄糖1％，其余为水。
[0021]发酵培养的培养基配方为(以质量含量计)：生物质水解糖化液40
‑
60％(折算为在培养基中的葡萄糖10
‑
15％)、KH2PO
4 0.1
‑
0.2％、(NH4)2SO
4 0.2
‑
0.4％、MgSO4·
7H2O 0.1
‑
0.2％、酵母提取物0.1
‑
0.2％、玉米浆干粉0.5
‑
3％；微量元素为：ZnSO4、CaCl2、MnCl2、CuSO4，其添加量分别为0.1
‑
0.3
×
10
‑3g/L、0.1
‑
0.4
×
10
‑3g/L、0.2
‑
0.8
×
10
‑4g/L、0.1
‑
0.3
×
10
‑4g/L。优选为：生物质水解糖化液50％(折算为在培养基中的葡萄糖6％)、KH2PO
4 0.15％、(NH4)2SO
4 0.3％、MgSO4·
7H2O 0.15％、酵母提取物0.15％、玉米浆干粉1.0％；微量元素为：ZnSO4、CaCl2、MnCl2、CuSO4，其添加量分别为0.192
×
10
‑3g/L、0.167
×
10
‑3g/L、0.54
×
10
‑4g/L、0.16
×
10
‑4g/L。
[0022]本专利技术所述的红法夫酵母经等离子体诱变，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一株可利用生物质糖化液高产虾青素的菌株，其分类命名为红法夫酵母(Phaffia rhodozyma)H15，保藏编号为CCTCC NO：M 20221891。2.权利要求1所述菌株以生物质水解糖化液为碳源发酵生产虾青素的应用。3.根据权利要求2所述的应用，其特征在于，以生物质水解糖化液为原料，将所述红法夫酵母发酵培养后的发酵液分离得到总固形物浓度为大于90％(w/w)的酵母菌体，冷冻干燥后获得虾青素含量大于1.1％(w/w)的酵母虾青素。4.根据权利要求2或3任一项所述的应用，其特征在于，所述红法夫酵母发酵培养的方式如下：1)平板培养：将红法夫酵母接种至平板培养基培养，培养温度15～35℃，培养时间50～100h；2)种子培养：将平板培养的红法夫酵母接种到种子培养基中培养，培养温度15～35℃，培养时间20～80h；3)发酵培养：将种子培养液接种到发酵培养基中，接种量5～15％(v/v)，发酵温度15～35℃，发酵培养时间为50～200h。5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，所述红法夫酵母在好氧条件下发酵培养，通气量1vvm。6.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，所述平板培养基配方为：酵母粉0.3％、蛋白胨0.5％、麦芽提取物0.3％、葡萄糖1％，琼脂2％，其余为水，pH ...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐宁，刘晓燕，王嫣然，王娅，崔双玥，信丰学，许家兴，胡磊，吴真，
申请(专利权)人：淮阴师范学院，
类型：发明
国别省市：