一种高核酸酿酒酵母菌的选育方法与流程

文档序号:11144781阅读:1257来源:国知局

本发明属于生物发酵技术领域,具体涉及一种高核酸酿酒酵母菌的选育方法。



背景技术:

核苷酸来源方法众多,迄今为止,从酵母中提取核酸再进行分解的方法仍占主导地位。一直以来,核酸都是从普通的面包酵母中提取获得,但面包酵母中核酸含量一般为6-8%,从大生产经济效益方面来看,成本核算很高,因此,选育核酸含量高的酵母菌种就成为了核酸工业生产的关键。

目前对于高核酸酿酒酵母的研究是当今的研究热点之一,中国专利申请CN1498264A公开了一种“富核糖核酸啤酒酵母菌种及其制造方法”,该方法制备的酵母菌体中含有相当于菌体重量的10重量%以上的核糖核酸,但是不超过12重量%;中国专利申请CN101760437A公开了一种“高核酸面包酵母及其制备方法”,该方法通过控制扩大培养的培养时间等条件,制备得到了含有相当于面包酵母菌体重量的20重量%以上的核酸,其中RNA达到了9.5%以上;中国申请专利CN102559522A公开了“一种高核酸面包酵母及其制备方法”, 该方法制备的酵母菌体中含有相当于菌体重量的20重量%以上的核酸,其中的RNA大于12重量%。

核酸用途极为广泛,在食品工业上,核酸是开发新型食品调味品必不可少的原料。风行世界的第二代味精(强力味精)、第三代味精(风味味精)、特鲜酱油等新型调味品,都是核酸及其衍生物应用的结果。在医药工业上,核酸是制造治疗冠心病、肿瘤、心肌梗塞等疾病药物的原料。在农业上,核酸及其衍生物广泛用作农作物(如水稻、瓜果、豆类等)的生长促进物质。

目前,国内富含I+G酵母抽提物所需要的高核酸酿酒酵母菌种性能比不上欧美、日本等国家,且高核酸酿酒酵母的生产技术尚不成熟。因此,研究高核酸酿酒酵母的发酵技术是我国酵母抽提物产业升级换代的必由之路。

因此,如果通过传统方法选育出的富含高核酸酿酒酵母菌株,由该富含酵母进一步制备的酵母抽提物核酸系列产品,并将其转化成工业化,从而制备出满足市场需求的核酸生产,对整个的核酸工业将带来极大的推动作用。



技术实现要素:

为解决上述问题,本发明提供一种高核酸酿酒酵母菌的选育方法,该方法选育的酿酒酵母菌RNA含量高,非转基因工程菌,遗传稳定,安全、无毒的产品,可以保证国家食品药品安全性。

本发明通过以下技术方案实现的:

一种高核酸酿酒酵母菌的选育方法,从酿酒酵母菌种中通过初筛和复筛后,经培养基的优化,再经过小试和中试发酵工艺优化进行扩大化培养,获得高核酸酿酒酵母菌,酵母菌的RNA含量为14.6%-15.2%。

优选地,初筛和复筛菌种采用的培养基质量分数组成均为:5-10%的蔗糖、3%的酵母浸粉、0.1%的硫酸镁、0.02%硫酸锌、0.01%硫酸亚铁和0.1%的磷酸二氢钾,余量为水,调PH至4.8。

优选地,所述的培养基优化所使用的培养基的质量分数组成为:10%的蔗糖、3%的酵母浸粉、0.1%的硫酸镁、0.02%硫酸锌、0.01%硫酸亚铁和0.1%的磷酸二氢钾,余量为水,调PH至4.8。

优选地,所述小试和中试发酵工艺所采用的培养基配方均为(10L发酵液)为:糖蜜1.5L、硫酸铵180g、磷酸二氢铵28g、硫酸镁5g、硫酸锌1g,余量为水;糖蜜的含糖量为28-32(g/dL)。

更优选地,所述的小试和中试发酵工艺中,其糖蜜、硫酸铵和磷酸二氢铵的补加方式为流加方式。

上述所述的选育方法中,小试、中试的发酵工艺:初始菌体湿重为40-60g/L;放罐湿重为180-220g/L;发酵周期为5-10小时;温度为29-31℃;pH为4.8-5.5。

更优选地,所述的小试、中试的发酵工艺为:初始菌体湿重为50g/L;放罐湿重为200g/L;发酵周期为7小时;温度为30℃;pH为5.2。

根据本发明的选育方法,筛选出的一株富含高核酸的酵母菌株,经培养基优化、发酵工艺优化后,制备出的高核酸酿酒酵母,其RNA含量最高达到15.2%。

菌株具有下述性质:

1、菌落形态学特征:

在蔗糖—酵母浸粉培养基中培养,30℃,3天,细胞呈球形或者卵形,大小为3~10μm×4~20μm。在麦芽汁琼脂上菌落为白色到奶油色,稍有光泽。培养时间长时,菌落变硬。

2、生理与生化特性:

菌株典型的兼性厌氧型单细胞真菌。在有氧的情况下,它进行有氧呼吸,排出二氧化碳;而在缺氧的条件下,其进行无氧呼吸,分解有机物(主要是葡萄糖),产生酒精和水;该菌的最佳生长温度为 30℃,最适pH值为 5.2。

3、营养特征:

该菌能利用葡萄糖、麦芽糖、蔗糖或糖蜜。

本发明的有益成果:

1.本发明中的菌株属于酿酒酵母菌,通过传统的选育方法从大量酿酒酵母中筛选出一株富含高核酸的酵母菌株,与传统的辐射法及化学诱变剂相比,该酵母为非转基因工程菌,遗传稳定、易于获得理想新品种,是安全、无毒的产品,可直接在医药、食品、农业、化妆品等方面使用。

2.本发明筛选的酿酒酵母菌,选用糖蜜为碳源,硫酸铵为氮源,磷酸二氢铵为磷源,原料易得,价格低廉,工业化生产成本低;其制备的酵母核酸含量高,利于大规模的工业化生产。

3.本发明生产的高核酸酿酒酵母,做成酵母抽提物核酸系列产品,或者直接由酵母制取高核苷酸(I+G)酵母抽提物和高蛋白饲料,并通过单细胞蛋白(饲料酵母) 生产技术消化生产过程中的废水,属于环境友好工程,能够节能减排实现零排放。

4.本发明解决了目前酵母核酸含量低,工业化生产成本高的难题,通过本发明可以实现大规模工业化生产制备高核酸酿酒酵母,具有高产性状稳定的特点,生产核糖核酸的性能保持稳定,满足人民日益增长的生活需求的核酸生产,对整个的核酸工业将带来极大的推动作用。

具体实施方式

为了更好地理解本发明的实质,下面通过具体实施例对本发明的技术方案进行进一步的阐述。

实施例1

从酿酒酵母中选育高核酸酿酒酵母菌株:采用优化后的培养基为(均为质量分数):10%的蔗糖、3%的酵母浸粉、0.1%的硫酸镁、0.02%硫酸锌、0.01%硫酸亚铁和0.1%的磷酸二氢钾,余量为水,调PH至4.8。

培养基分装于500mL三角瓶中,装液量100mL,经121℃,20min高压蒸汽灭菌后,将待筛选菌株置于上述无菌培养基中,在30℃,转速120rpm条件下培养48h,进行初筛。其结果如下表1所示。

表1:各菌株核酸含量(转换成1g绝干酵母中RNA的含量mg)

由初筛结果选出HN2、HN4、HN14、HN16、HN25、HN26和HN31,对这7株菌株进行复筛,复筛所用培养基和培养方法同初筛。其结果如下表2所示。

表2:各菌株核酸含量(转换成1g绝干酵母中RNA的含量mg)

由初筛和复筛结果显示,RNA含量最高菌株为HN2。

实施例2

将上述经初筛和复筛所得的高核酸酿酒酵母菌株HN2进行摇瓶培养基优化:采用不同的碳源、氮源(百分含量为质量分数)。

(1)10%的蔗糖、3%的酵母浸粉、0.1%的硫酸镁、0.02%硫酸锌、0.01%硫酸亚铁和0.1%的磷酸二氢钾,PH4.8;

(2)10%的葡萄糖、3%的酵母浸粉、0.1%的硫酸镁、0.02%硫酸锌、0.01%硫酸亚铁和0.1%的磷酸二氢钾,PH4.8;

(3)10%的麦芽糖、3%的酵母浸粉、0.1%的硫酸镁、0.02%硫酸锌、0.01%硫酸亚铁和0.1%的磷酸二氢钾,PH4.8;

(4)10%的蔗糖、3%的硫酸铵、0.1%的硫酸镁、0.02%硫酸锌、0.01%硫酸亚铁和0.1%的磷酸二氢钾,PH4.8。

经实验,酵母RNA含量结果显示最优化培养基为:(1):10%的蔗糖、3%的酵母浸粉、0.1%的硫酸镁、0.02%硫酸锌、0.01%硫酸亚铁和0.1%的磷酸二氢钾,PH4.8。

实施例3

30L发酵罐小试实验

菌种扩培:斜面高核酸酿酒酵母HN2,接种于1L上述优化的无菌培养基中,于30℃,转速120rpm,摇床培养24h,待用。先在30L发酵罐进行种子扩培,种子扩培采用传统的酵母发酵工艺进行,将所得的菌种进行商品发酵。

发酵工艺如下:

菌种:上述扩培后的菌种1L(湿重500g/L);发酵罐底料:9L水,15g硫酸镁,3g硫酸锌;碳源:糖蜜(含还原糖30g/dL)4.5L;氮源:硫酸铵540g;磷源:磷酸二氢铵84g,将氮源、磷源溶解于800mL水中。PH控制用25%碳酸钠溶液。碳、氮、磷源和碳酸钠溶液均在121℃,20min高压蒸汽灭菌后使用,补料采用流加方式。其工艺参数如下表3所示:

表3:发酵工艺控制表

分别在5、6、7、8、9、10小时取样检测RNA含量,其结果如下表4所示:

表4:不同发酵时间RNA含量

由表4数据结果可见,本发明筛选的高核酸酿酒酵母,在小试(30L发酵罐)中,发酵7小时,RNA含量最高为15.22%。

实施例4

30L发酵罐小试工艺优化

通过改变不同的接种量、发酵周期、发酵温度、PH等条件采用正交实验的方法,进行小试发酵工艺优化实验,通过检测发酵酵母的RNA含量,得出最佳的小试发酵工艺为:初始菌体湿重为40-60g/L(优选50g/L);放罐湿重为180-220g/L(优选200g/L);发酵周期为6-8小时(优选7小时);发酵温度29-31℃(优选30℃);发酵pH值为4.8-5.5(优选5.2)。

实施例5

高核酸酿酒酵母产业化生产工艺(300m3

菌种扩培:斜面高核酸酿酒酵母HN2,接种于10L不锈钢培养罐,培养完毕后接于10M3发酵罐,其培养完毕后再接入到300m3大发酵罐中进行种子扩培,种子扩培采用传统的酵母发酵工艺进行,将所得的菌种进行离心、溶解后进行商品发酵。碳源:糖蜜(含还原糖30g/dL)45m3;氮源:硫酸铵5400 kg;磷源:磷酸二氢铵840kg,将氮源、磷源溶解于8m3热水中。商品发酵工艺如下表5所示:

表5:商品发酵工艺参数表

分别在5、6、7、8、9、10小时取样检测RNA含量,其结果如下表6所示:

表6:不同发酵时间RNA含量

由表6数据结果可见,本发明筛选的高核酸酿酒酵母,在大生产中,发酵7小时,RNA含量最高为14.62%。

实施例6

将酿酒酵母菌HN2连续培养1-5代的菌种,生产核糖核酸的性能见表7

以上是对本发明所提供的一种富含高核酸酿酒酵母的选育及其产业化技术的实施例详细介绍。在大量酿酒酵母菌种中通过传统选育方法获得一株富含高核酸的酵母菌种,再经培养基的优化获得稳定、富含核酸的工业生产用酵母菌种。在此基础上,再经过小试、中试发酵工艺优化,将其转化为工业化生产,上述最优化工艺,小试中RNA含量高达15.22%,大生产中RNA达到14.62%。为此,本发明所提供的一种富含高核酸酿酒酵母的选育及其产业化技术适于在生产中全面推广。

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