[發明專利]一種利用發酵檸檬酸廢菌絲體制備甲殼低聚糖的方法

有效

• 申請號: 201510416808.2
• 申請日: 2015-07-15
• 公開（公告）號: CN104975057B
• 公開（公告）日: 2018-09-21
• 發明（設計）人: 胡瑛;呂夢圓;蔡俊
• 申請（專利權）人: 湖北工業大學
• 主分類號: C12P19/26
• 分類號: C12P19/26;C12R1/685
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 張火春

本發明公開了一種利用發酵檸檬酸廢菌絲體制備甲殼低聚糖的方法，將發酵檸檬酸的廢菌絲體用水沖洗，過濾，收集，然后將收集到的廢菌絲體晾干；將晾干的廢菌絲體用0.3~0.6mol/L的酸、堿或鹽溶液浸泡，過濾，然后水洗廢菌絲體至濾液呈無色且pH≈7.0；將處理得到的廢菌絲體用甲殼素酶降解制備得到含有乙酰氨基葡萄糖和乙酰氨基葡萄糖二糖的甲殼低聚糖混合物溶液，在甲殼素酶降解的同時加入滅活的蝸牛酶酶解破壁，會有更高的產率。本發明利用酶法降解檸檬酸發酵廢棄物，一方面能夠降低發酵對環境的污染；另一方面，該發明可以利用廢棄物更簡便的直接獲得甲殼低聚糖，并加少了酸堿的用量。

技術領域

本發明涉及一種利用發酵檸檬酸廢菌絲體制備甲殼低聚糖的方法，屬于生物工程和環境科學的交叉技術領域。

背景技術

幾丁質是2-乙酰氨基-2-脫氧-D-吡喃葡萄糖和2-氨基-2-脫氧-D-吡喃葡萄糖通過β-(1,4)糖苷鍵連接的二元線性共聚物，每年生物合成的資源量高達100億噸，是地球上僅次于植物纖維素的第二大生物資源。殼聚糖是幾丁質脫乙酰基的產物，是一種天然的陽離子高分子多糖，已廣泛應用于醫藥、材料合成、化工、食品、化妝品及環保等諸多領域。盡管幾丁質和殼聚糖的應用范圍不斷擴展，但其較差的溶解性仍然嚴重限制了其進一步應用。和大分子相比，甲殼低聚糖無毒，易被人體吸收，并具有抗腫瘤、增強免疫力、抗菌、降膽固醇、保濕及促進植物抗逆生長等多種生理功能，在食品、醫藥、農業等領域有著廣泛的應用前景，成為近年來的研究熱點。

目前幾丁質主要從蝦、蟹殼中得到，但蝦、蟹產量不穩定，難以收集、保鮮和運輸；原料來源具有多樣化、差異性，品質難以控制，使幾丁質和幾丁質的生產受到限制。微生物是幾丁質和殼聚糖生產的又一重要的原料來源，幾丁質在子囊菌綱、擔子菌綱、藻類綱及半知菌綱等真菌細胞壁中的含量是十分可觀的(幾丁質含量為菌絲干重的20％-22％)。與蝦、蟹殼相比，從真菌細胞壁中制取殼聚糖有許多優點。例如，大部分真菌可通過工業發酵技術大規模培養，不受原料復雜性、季節性、地域性等的限制，產品質量和產量易于控制，生產工藝簡單，周期短，動力消耗和環境污染小。另外，發酵行業生產抗生素、酸后產生大量廢渣，據調查國內每年產生的廢青霉素菌絲體就達幾十萬噸，數量之大給廢料處理造成了極大困難。黑曲霉是發酵工業最常用的真菌，也是含有幾丁質最多的真菌，我國檸檬酸產量達50萬噸，產黑曲霉干菌體8萬多噸，可從中提取到約1.6萬多噸的幾丁質，其產量十分驚人，因此利用檸檬酸工廠廢菌體中提取幾丁質不僅可降低殼聚糖的成本，而且為綜合利用發酵廢渣提供了一條新途徑。據文獻報道，目前國內利用檸檬酸廠廢菌絲體提取幾丁質和殼聚糖大多采用酸堿法，該法工藝簡單，操作方便，但會給環境帶來很大污染且樣品純度及得率都很低。而采用生物法可大大減少環境污染，同時顯著提高產品的質量與產率，故利用檸檬酸工廠廢菌絲體生物法提取甲殼低聚糖有很好的應用前景。蔡駿等采用生物法利用檸檬酸發酵工廠廢菌絲體制備殼聚糖，避免了酸堿法給環境帶來的污染，分別選擇蝸牛酶和溶菌酶、中性蛋白酶和幾丁質脫乙酰酶來破碎細胞、脫蛋白及脫乙酰基，使黑曲霉細胞壁中的幾丁質轉化為殼聚糖。但細胞壁的主要組成成分是(1,3)-β-D-葡聚糖和一些(1,6)-β-D-葡聚糖連接的側鏈，在幾丁質鏈的還原性末端的N-乙酰氨基葡萄糖通過(1,4)-或(1,2)-連接到側鏈的葡萄糖單元上。所以，很難得到純凈的幾丁質，但可以采用專一性強的幾丁質酶直接降解幾丁質，得到甲殼低聚糖，并且避免使用多種酶。由于甲殼低聚糖具有較好的生物活性，該方法不僅為綜合利用青霉素、檸檬酸發酵工廠廢渣開辟新的途徑，而且可生產甲殼低聚糖，所以具有非常廣闊的前景，但目前采用生物法以廢菌絲體來制備甲殼低聚糖未見文獻報道。

本發明利用檸檬酸發酵工業的黑曲霉廢菌體，采用生物法處理廢菌體，通過預處理、細胞破碎、酶法破壁，采用幾丁質酶與蝸牛酶結合降解得到甲殼低聚糖，探討提取方法和條件，并用紅外光譜等方法對產品進行化學表征與分析對比，確立優化方法。該法制備甲殼低聚糖條件溫和，綜合利用工廠廢菌體，減少環境污染，且甲殼低聚糖具有許多重要的生物活性和生理功能，變廢為寶，降低原料成本，同時為再生資源的綜合利用提供理論依據。

發明內容