[發明專利]一種制備海藻糖的方法

有效

• 申請號: 201110314098.4
• 申請日: 2011-10-17
• 公開（公告）號: CN102337313A
• 公開（公告）日: 2012-02-01
• 發明（設計）人: 王新建;李斌;張全景;付吉明;王喬隆
• 申請（專利權）人: 山東天力藥業有限公司
• 主分類號: C12P19/12
• 分類號: C12P19/12
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產權代理有限公司 11250
• 代理人: 彭秀麗

技術領域

本發明屬于微生物發酵生產領域，具體涉及一種通過干燥脫水法提高酵母菌株海藻糖產量的方法。

背景技術

海藻糖(Trehalose)是一種由兩個葡萄糖分子通過半縮醛羥基以?α-1,1糖苷鍵結合的非還原性雙糖。分子式為C₁₂H₂₂O₁₁，相對分子量為378.33。其結構式如下所示：

自1853年由Wiggers氏從黑麥的麥角菌中獲得以來，后來發現海藻糖廣泛存在于多種細菌、酵母、真菌、藻類、昆蟲和植物中。海藻糖是穩定性最好的天然雙糖，不使菲林試劑還原變色，也不與氨基酸和蛋白質等發生美拉德反應，而且最奇特的是它對生物體具有非特異性的保護作用。這種非特異性保護作用主要體現在當生物細胞處于饑餓、高溫、低溫、冷凍、輻射、干燥、高滲透壓及有毒試劑等各種脅迫環境時，胞內海藻糖含量迅速上升，從而保護生命本身。大量的研究證據表明，某些物種對外界惡劣環境所變現出的抗逆耐性均與其體內存在的海藻糖有關。其中最為著名例子的就是所謂的隱生生物，這類生物在極端干燥的條件下可將體內99%的水分脫去而不死亡，并能將生命保持數年乃至數十年以上，一旦條件適宜它們又可復活，其奧秘就是它們的細胞中含有豐富的海藻糖，因此海藻糖又稱為“生命之糖”。

研究發現外源性的海藻糖同樣對生物體和生物大分子有良好的非特異性保護作用。例如，一些醫用制品（如血液制品、血漿、血液球蛋白、轉移因子等)?、菌苗、疫苗、抗體、載藥脂質體、抗血清、外科手術所需貯存的皮膚、器官等）和生物制品（菌種、分子生物學酶、工業生產用酶等）需要在低溫下保藏，然而如果加入海藻糖后，可以干燥制成固體產品，則不需要冷凍保藏，恢復水分后又能恢復活性，使醫用制品和生物制品的保藏和運輸成本大大降低。此外，海藻糖在食品、化妝品、農業等領域也有廣泛的應用，并顯示出其特異性的優越性。

目前海藻糖的生產方法可分為以下兩種：

1、酶轉化法：利用微生物胞內酶，在特定條件下轉化底物合成海藻糖。例如，利用海藻糖合酶，轉化麥芽糖為海藻糖；以淀粉為原料，利用低聚麥芽糖苷基海藻糖生成酶和低聚麥芽糖苷基海藻糖水解酶聯合作用合成海藻糖。酶轉化法具有條件溫和、特異性好等優點，但所用酶為胞內酶，需要先破碎菌體，提取精制酶，過程復雜。

2、酵母提取法：由于酵母細胞能夠合成較高含量的海藻糖，且菌體培養簡單，酵母提取法一直是海藻糖生產工藝研究的熱點。酵母在高溫、高滲、饑餓等極端條件下會積累大量海藻糖，可通過破碎酵母菌體細胞，分離提取海藻糖。然而海藻糖是胞內產物，酵母合成海藻糖受外界環境條件的影響較大，常規工藝條件下胞內積累的海藻糖含量還不是很高，此外酵母菌破壁困難，目前此方法尚未工業化生產。因此提高酵母胞內海藻糖含量，尋找一種簡便的酵母破壁技術是實現酵母提取法工業化生產海藻糖的關鍵。

研究表明海藻糖是酵母菌體在外部環境發生惡劣變化時生成的一種應激代謝產物，利用這一原理，目前衍生出許多利用外界條件刺激促進酵母菌產海藻糖的研究，如利用升高溫度、饑餓、高壓等方法提高酵母胞內海藻糖含量，例如中國專利CN1458278A和中國專利CN1216152C，尤其是中國專利CN1458278A中，其應激態酵母細胞的培養分別通過氮饑餓培養、熱休克培養和滲透脅迫培養的方式得到所需的菌體，并大量積累海藻糖。但采用干燥脫水處理酵母菌體獲得海藻糖的研究尚屬空白，而且海藻糖提取過程中，酵母細胞破壁問難的問題也依然存在。

發明內容

為此，本發明所要解決的技術問題在于現有技術中酵母提取法生產海藻糖存在酵母胞內海藻糖偏低、提取過程中酵母破壁困難的問題，進而提供一種通過外界刺激提高酵母細胞內海藻糖含量的方法；

進一步提供一種酵母細胞破壁方法簡單、海藻糖提取收率較高的制備海藻糖的方法。

為解決上述技術問題，本發明所述的制備海藻糖的方法，其特征在于，包括如下步驟：

（1）菌體培養和收集：將酵母菌株30-35℃發酵并擴大培養后，收集菌體；

（2）將收集的菌體擠壓脫水，并將脫水后的菌體于30-95℃鼓風干燥至含水率為5-25%；

（3）將步驟（2）中干燥后的菌體超微粉碎，得到菌體粉末；

（4）將得到的菌體粉末溶于水并混合均勻，采用超濾膜超濾，收集濾過液得到溶有所需海藻糖的溶液。?

所述步驟（2）中，所述鼓風干燥步驟包括：

（a）控制溫度30-35℃、每分鐘通風量與干燥箱體積比為0.5-2.5:1，干燥至菌體含水率為50-60%；