一种用于提高阿洛酮糖产量的发酵培养基和发酵方法技术

本发明专利技术涉及一种用于提高阿洛酮糖产量的发酵培养基和发酵方法，所述发酵培养基包括以下组分：a)果糖；b)吐温80；c)乙醇；d)氮源；e)必要的生长因子和营养物质。本发明专利技术对发酵培养基进行了优化，一方面选择果糖为主要碳源，相较于传统的碳源如葡萄糖，不仅有利于工程菌的适应和驯化，还能在生产过程中降低能量消耗和中间代谢物的生成，在发酵过程中更好地被工程菌利用，为阿洛酮糖生产提供了一种高效、稳定的技术方案；另一方面，本发明专利技术采用乙醇和吐温80的协同作用，有助于提高细胞膜通透性，使工程菌在培养基中吸收和利用营养物质更为高效，并适度诱导微生物应激反应，促使微生物调整基因表达和代谢途径来适应环境变化，使发酵过程更为稳定和高效，实现了阿洛酮糖生产的高效优化。化。

【技术实现步骤摘要】
一种用于提高阿洛酮糖产量的发酵培养基和发酵方法


[0001]本专利技术涉及生物发酵
，具体涉及一种用于提高阿洛酮糖产量的发酵培养基和发酵方法。

技术介绍

[0002]阿洛酮糖是一种糖类分子，也被称为D
‑
木糖酮或D
‑
阿洛糖酮。阿洛酮糖在医药、食品、化妆品等领域有着广泛的应用。在医药领域，阿洛酮糖具有降糖、降脂、抗氧化、抗肿瘤等作用，被用于治疗糖尿病、高血压、肝炎、癌症等疾病。在食品领域，阿洛酮糖可以用作糖化剂、甜味剂、保湿剂、防腐剂等，在糖果、饮料、面包、调味品等食品中广泛使用。在化妆品领域，阿洛酮糖可以作为保湿剂、抗氧化剂、柔软剂等，用于面霜、洗发水、香水等化妆品中。
[0003]传统制备阿洛酮糖的方法包括化学合成和植物提取等，化学合成阿洛酮糖的方法包括糖类的羟基化、羟基的脱水缩合、酮的还原等多个步骤。然而，这些反应需要用到多种有毒有害的化学试剂，例如强酸、有机溶剂、重金属等，对环境和人体健康有一定的危害。此外，合成阿洛酮糖的过程也比较复杂，产率较低，成本较高。
[0004]植物提取阿洛酮糖的方法主要是从一些植物中提取出含有阿洛酮糖的混合物，然后通过化学或物理方法将混合物中的阿洛酮糖分离出来。然而，不同植物中的阿洛酮糖含量差异很大，提取效率也不尽相同。此外，植物提取的过程对环境污染也比较严重，并且成本较高。
[0005]由于传统制备阿洛酮糖的方法存在这些问题和限制，因此，寻找一种更加经济、高效、环保的制备方法变得尤为重要。发酵制备阿洛酮糖技术的出现，可以解决这些问题，成为制备高品质阿洛酮糖的一种重要手段。
[0006]与传统的化学合成和植物提取方法相比，发酵制备阿洛酮糖具有很多优势。首先，发酵技术具有可持续性和环保性，生产过程中不需要使用有害物质，不会对环境造成污染。其次，发酵制备阿洛酮糖具有成本低、效率高、纯度高等优势。因此，发酵制备阿洛酮糖已经成为一种非常有前景的新型制备技术。
[0007]Patel et al. (2021) 通过利用Candida tropicalis和Pichia anomala两种酵母菌的联合发酵，成功制备了阿洛酮糖，并对产物的结构进行了表征。CN109718377A 专利介绍了一种以酵母菌为菌种、以葡萄糖和乳酸钙为原料的发酵制备阿洛酮糖的方法，通过优化培养基组成和发酵条件，获得了高产量的阿洛酮糖。US20180346075A1 专利介绍了一种以Trichosporon sp.为菌种、以麦芽糖和酵母粉为原料的发酵制备阿洛酮糖的方法，通过优化培养基配方和发酵条件，获得了高效的阿洛酮糖产率。这些研究成果表明，利用发酵技术制备阿洛酮糖是可行的，并且可以通过优化微生物菌株、培养基组成和发酵条件等方面来提高阿洛酮糖的产量和纯度。同时，这些研究也为本专利技术的创新之处和优势提供了证明和依据。
[0008]现阶段的生物转化法主要是以果糖为原料，经D
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阿洛酮糖3
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差向异构酶催化合成D
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阿洛酮糖，该方法催化合成效率较高，是目前合成阿洛酮糖的主要方式。其中，为了进一
步提高阿洛酮糖的生产效率和产量，发酵培养基的优化显得尤为重要。
[0009]近年来，随着生物信息学和系统生物学的发展，出现了一些新型的培养基设计方法，例如基于基因组信息的培养基设计、代谢通路工程、反应器优化等。这些方法能够更好地了解微生物的代谢特征和代谢通路，对培养基配方进行优化和改良，从而提高发酵效率、稳定性和产量。传统的培养基设计方法往往没有考虑微生物的代谢特征和代谢通路，而且缺乏定量和系统的分析方法，往往无法满足微生物的营养需求和代谢特征，这样就很难获得高效、稳定和纯度较高的发酵产品，阿洛酮糖产量和纯度都难以得到保证。因此，需要一种更为高效、稳定、环保的制备阿洛酮糖的新方法，这也是本专利技术的研究重点所在。

技术实现思路

[0010]本专利技术旨在提供一种用于发酵生产阿洛酮糖的改进发酵培养基配方和优化发酵条件的新方法，以实现在不增加生产成本的前提下，提高阿洛酮糖的产量，具有成本低、效率高、环保等优势，可以满足阿洛酮糖在医药、食品、化妆品等领域的需求，有着广阔的应用前景。
[0011]本专利技术解决的第一个技术问题是提供了一种用于提高阿洛酮糖产量的发酵培养基，所述发酵培养基包括以下组分：a) 果糖；b) 吐温80；c) 乙醇；d)氮源；e)必要的生长因子和营养物质。
[0012]进一步的，发酵培养基中的吐温80和乙醇在发酵培养基中以质量比1.5：1至2.5：1的范围共同存在。
[0013]优选的，所述果糖的添加量为0.2
‑
1.0 g/dl。
[0014]优选的，所述吐温80的添加量为0.05～0.12g/dl。
[0015]优选的，所述氮源为有机氮源和无机氮源的组合物；进一步优选的，所述有机氮源为酵母浸出粉或玉米浆干粉。所述无机氮源为甘氨酸、硫酸铵、氯化铵或氨水。
[0016]在一种实施方式中，所述发酵培养基包括以下原料：果糖0.2
‑
1.0g/dl；酵母浸出粉1.2
‑
2.4g/dl；硫酸铵0.2
‑
0.5g/dl；甘氨酸0.05
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0.1g/dl；磷酸氢二钾1.00
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1.64 g/dl；磷酸二氢钾0.01
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0.1 g/dl；硫酸镁0.01
‑
0.08 g/dl；葡萄糖0.5
‑
2 g/dl；吐温80 0.05～0.12g/dl；乙醇0.02
‑
0.1g/dl；水余量。
[0017]在一种优选的实施方式中，所述发酵培养基包括以下原料：果糖0.4g/dl；酵母浸出粉1.8 g/dl；硫酸铵0.2g/dl；甘氨酸0.05g/dl；磷酸氢二钾1.23g/dl；磷酸二氢钾0.23g/dl；硫酸镁0.05g/dl；葡萄糖1.0g/dl；吐温80 0.10g/dl；乙醇0.05g/dl；水余量。
[0018]更进一步的，所述发酵培养基中还包括消泡剂，消泡剂的用量为0.018
‑
0.025g/dl。
[0019]优选的，所述消泡剂为有机硅消泡剂。
[0020]在一种优选的实施方式中，消泡剂为聚二甲基硅氧烷。
[0021]本专利技术解决的第二个技术问题是提供了一种用于提高阿洛酮糖产量的发酵方法，包括以下步骤：(1)配置发酵培养基：将原料按配比称量，得到发酵培养基；(2)灭菌：对步骤（1）得到的发酵培养基进行灭菌处理；(3)接种：将表达D
‑
阿洛酮糖3
‑
差向异构酶的工程菌接种至灭菌后的发酵培养基中；(4)发酵培养：控制发酵参数进行发酵培养，发酵温度为32
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37℃，转速200
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800rpm，通气量 0.8
‑
1.2vvm，发酵时间22
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于提高阿洛酮糖产量的发酵培养基，其特征在于，所述发酵培养基包括以下组分：a) 果糖；b) 吐温80；c) 乙醇；d) 氮源；e) 必要的生长因子和营养物质。2.根据权利要求1所述的一种用于提高阿洛酮糖产量的发酵培养基，其特征在于，所述吐温80和乙醇在发酵培养基中以质量比1.5：1至2.5：1的范围共同存在。3. 根据权利要求1所述的一种用于提高阿洛酮糖产量的发酵培养基，其特征在于，所述果糖的添加量为0.2
‑
1.0 g/dl。4.根据权利要求1所述的一种用于提高阿洛酮糖产量的发酵培养基，其特征在于，所述氮源为有机氮源和无机氮源的组合物。5.根据权利要求1所述的一种用于提高阿洛酮糖产量的发酵培养基，其特征在于，所述发酵培养基包括以下原料：果糖0.2
‑
1.0g/dl；酵母浸出粉1.2
‑
2.4g/dl；硫酸铵0.2
‑
0.5g/dl；甘氨酸0.05
‑
0.1g/dl；磷酸氢二钾1.00
‑
1.64 g/dl；磷酸二氢钾0.01
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0.1 g/dl；硫酸镁0.01
‑
0.08 g/dl；葡萄糖0.5
‑
2 g/dl；吐温80 0.05～0.12g/dl；乙醇0.02
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0.1g/dl；水余量。6.根据权利要求1所述的一种用于提高阿洛酮糖产量的发酵培养基，其特征在于，所述发酵培养基中还包括消泡剂，消泡剂的用量为0.018
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【专利技术属性】
技术研发人员：刘超，李政泓，裴亮，
申请(专利权)人：四川盈嘉合生科技有限公司，
类型：发明
国别省市：