[發(fā)明專利]一株生產(chǎn)木糖醇的耐高溫酵母菌及其應用

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110462909.5
• 申請日: 2011-12-30
• 公開（公告）號: CN103184165A
• 公開（公告）日: 2013-07-03
• 發(fā)明（設計）人: 王欽宏;耿笑林;張國強;涂然;賀鵬;江寧
• 申請（專利權）人: 天津工業(yè)生物技術研究所
• 主分類號: C12N1/16
• 分類號: C12N1/16;C12P7/18;C12R1/72
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發(fā)明屬于生物技術領域，具體涉及到一株生產(chǎn)木糖醇的耐高溫酵母菌，麥芽糖假絲酵母(Candida?maltosa)TIB-Y1020CGMCC?No5521和利用該菌生物轉(zhuǎn)化木糖生產(chǎn)木糖醇的方法。

背景技術

木糖醇是天然五碳多元醇，是重要的功能性食品添加劑之一。木糖醇的甜度是蔗糖的1.05倍，其代謝無需胰島素，可替代蔗糖作為糖尿病患者食用的甜味劑、營養(yǎng)劑和藥劑等。近年來，木糖醇的市場需求不斷擴大，目前世界木糖醇的市場估計在3.6億美元，國內(nèi)木糖醇的年產(chǎn)值已超過10億元。此外，木糖醇在醫(yī)藥、化工、食品、涂料、皮革等工業(yè)中應用廣泛。木糖醇也是一種平臺化學品，通過生物或化學的方法可以轉(zhuǎn)化為1，2-丙二醇，乙二醇等多種化工產(chǎn)品。

目前木糖醇的生產(chǎn)主要是通過木糖化學氫化的催化方法。化學法需將玉米芯水解液濃縮、結(jié)晶得到木糖后重新溶解稀釋，加氫后再濃縮、結(jié)晶，能耗高。另外化學法使用金屬粉末催化劑，對產(chǎn)品的分離，特別是食品級的木糖醇生產(chǎn)帶來較高的分離成本，產(chǎn)品用于食品時有一定的風險。還有化學法需制氫，加氫在高溫高壓下進行，設備要求高。

針對化學法生產(chǎn)木糖醇存在的問題，國際上從20世紀70年代開始研究用微生物法來生產(chǎn)木糖醇。微生物法的原理是是利用細胞內(nèi)的木糖還原酶，將木糖還原為木糖醇，氫來自細胞內(nèi)的還原性輔酶和氫離子，不需另行制氫。微生物反應在常溫常壓下進行，能耗低、設備簡單、操作安全，又由于酶的底物專一性，使得原料不必高度精制。生物法生產(chǎn)木糖醇將具有污染少、產(chǎn)品質(zhì)量高等優(yōu)點，極具發(fā)展前景。國內(nèi)外多年研究開發(fā)獲得了一系列糖醇轉(zhuǎn)化率超過0.8g/g，個別甚至超過0.95g/g的菌株，使得木糖醇生物制造的工業(yè)化成為可能(Silva?et?al：Enzyme?Microb?Technol，2012；Ahmad?et?al：Bioprocess?Biosyst?Eng，2011；Rodrigues?et?al：JInd?Microbiol?Biotechnol，2011；Cheng?et?al：Microb?Cell?Fact，2011；Prakash?et?al：Bioresour?Technol，2011；Chen?et?al：Int?J?Biol?Sci，2010；Nair?and?Zhao：Metab?Eng，2010；Sasaki?et?al：Appl?Microbiol?Biotechnol，2010；Kumar?et?al：J?Ind?Microbiol?Biotechnol，2009；Akiinerinwa?et?al：Curr?Opin?Biotechnol，2008；et?al：Appl?Microbiol?Biotechnol，2007a；et?al：Appl?Microbiol?Biotechnol，2007b；Silva?et?al：Appl?Biochem?Biotechnol，1998)。但是高效、經(jīng)濟性地實現(xiàn)木糖醇的微生物法生產(chǎn)和制造，仍然有一系列的關鍵技術需要進一步突破，其中高性能生產(chǎn)菌株的選育改造是實現(xiàn)木糖醇微生物制造的核心，其他包括發(fā)酵工藝的優(yōu)化和產(chǎn)物的綠色分離純化等也需要進一步的研究和開發(fā)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一株能夠耐受高溫、生產(chǎn)木糖醇的酵母菌和生物轉(zhuǎn)化生產(chǎn)木糖醇的方法及應用。

本發(fā)明所提供的耐高溫木糖醇生產(chǎn)酵母菌為麥芽糖假絲酵母(Candida?maltosa)TIB-Y1020已于2011年12月2日藏保于中國微生物菌種保藏管理委員會普通微生物中心(簡稱CGMCC)，保藏號為CGMCC?No?5521。

目前已有的利用酵母菌進行木糖醇生產(chǎn)都是30℃左右的溫度下進行的。由于細胞在代謝木糖生產(chǎn)木糖醇的過程中將產(chǎn)生熱量，在工業(yè)生產(chǎn)過程中需要消耗大量的冷卻水來降低溫度，以維持30℃左右的生產(chǎn)過程。初步計算表明利用30℃的木糖醇生產(chǎn)，每生產(chǎn)1噸木糖醇將消耗50噸以上的冷卻水，如果提高生產(chǎn)溫度到40℃以上，則冷卻水的用量可降低到25噸以下。所以提高木糖醇的生產(chǎn)溫度可以大幅度降低冷卻水用量，減少能量消耗，從而降低木糖醇生產(chǎn)成本。要實現(xiàn)40℃左右較高溫的木糖醇生產(chǎn)，就必須有合適的耐高溫生產(chǎn)菌株。因此提高酵母菌對溫度的耐受性，使其能在高溫環(huán)境下生長良好且木糖醇的生產(chǎn)水平不會降低對工業(yè)生產(chǎn)的意義十分重大。