微生物發(fā)酵法生產(chǎn)低聚果糖
低聚果糖是由果糖基連接生成的多糖,微生物來源的果聚糖是含有β (2→6) 糖苷鍵及少量β (2→1)側(cè)鏈的果聚糖,低聚果糖具有改善腸道菌群平衡的作用。低聚果糖特有的理化特性和生理功效如水溶性膳食纖維、雙歧桿菌增殖因子等是以高純度低聚果糖為原料作實(shí)驗(yàn)而得結(jié)論。除了具有天然多糖共同的特點(diǎn)如生物相容性、生物降解性、安全無毒,還具有抗腫瘤、抗糖尿病、免疫增強(qiáng)、降血脂等多種重要的生物學(xué)功能,而且可用于制備納米材料,在生物醫(yī)藥和功能食品等方面具有巨大的應(yīng)用潛能,體現(xiàn)出巨大的潛在市場(chǎng)價(jià)值。 國(guó)內(nèi)目前以酶轉(zhuǎn)化法生產(chǎn)的低聚果糖執(zhí)行國(guó)家低聚果糖標(biāo)準(zhǔn) GB/T 23528-2009,產(chǎn)品是蔗糖-果糖或果糖-果糖聚合度為 2-9 的功能性低聚糖,分子量為 342-1476。 新一代低聚果糖采用菌體發(fā)酵法合成生產(chǎn),美國(guó)市售產(chǎn)品分子量約 5000。是很好的益生元產(chǎn)品。
項(xiàng)目特色和創(chuàng)新之處:
南開大學(xué)環(huán)境微生物與微生物制造研究室從發(fā)酵食品中分離得到一株解淀粉芽孢桿菌(Bacillus amyloliquefaciens LL3),它能夠利用蔗糖合成低聚果糖。為了提高低聚果糖的產(chǎn)量和純度,項(xiàng)目組采用溫敏質(zhì)粒結(jié)合反向篩選標(biāo)記-------無痕基因敲除法對(duì)菌株的其他胞外產(chǎn)物和六個(gè)胞外蛋白基因以及 3 個(gè)細(xì)菌胞外多糖基因(簇)進(jìn)行了敲除;5 L 罐分批發(fā)酵低聚果糖的產(chǎn)量(42 h)達(dá)到 43.34 g/L。為了進(jìn)一步提高蔗糖酶的分泌表達(dá),項(xiàng)目組整合強(qiáng)啟動(dòng)子和信號(hào)肽對(duì)菌種進(jìn)行改造,在 5 L 發(fā)酵罐采用補(bǔ)料分批發(fā)酵工藝,菌株低聚果糖產(chǎn)量達(dá) 101.7g/L。分子量約 5000 Dal,純度 95%以上。
項(xiàng)目特色:
1. 菌種(Bacillus amyloliquefaciens)LL3 是分離自傳統(tǒng)發(fā)酵食品,生產(chǎn)主要原料為蔗糖;菌種改造采用無痕基因編輯技術(shù),具有安全性
2. 補(bǔ)料分批發(fā)酵產(chǎn)量為:101.7 g/L;分子量約為 5000;純度大于95.0%;
3. 授權(quán)專利號(hào)為:ZL201410405975.2
市場(chǎng)應(yīng)用前景:
目前,低聚果糖的應(yīng)用領(lǐng)域逐步擴(kuò)大,除了生產(chǎn)人類保健品口服制劑之外,在中老年?duì)I養(yǎng)品、中老年專用奶粉、嬰兒奶粉、部分營(yíng)養(yǎng)飲料等中實(shí)施添加;某些化妝品中也需要加入低聚果糖。還是替代抗生素在飼料中添加的主要成分之一。隨著腸道菌群影響人類健康研究新成果的不斷報(bào)道,低聚果糖----益生元/膳食纖維越來越受到人們的青睞。開展該產(chǎn)品的生產(chǎn)將會(huì)獲得巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。另外,生產(chǎn)中實(shí)施廢菌體回用技術(shù)工藝,可使發(fā)酵做到近零排放,具有綠色生態(tài)效益.
南開大學(xué)
2021-04-13