一种提高红曲霉多糖产量的液体发酵方法
【专利说明】
[0001]技术领域:
本发明涉及一种利用稀土元素提高红曲霉多糖产量的液体发酵方法，属于发酵工程技术领域。
[0002]【背景技术】:
红曲霉Sp.)是我国传统发酵产品--红曲的生产菌种，红曲霉接种于大米培养基经发酵后的产物即为红曲，在我国已有上千年的应用历史，主要用于食品着色剂、防腐剂以及中药配伍。
[0003]多糖是红曲霉的一种重要次生代谢产物，研究表明红曲霉多糖具有抗肿瘤、抗病毒、提高免疫力等多种生物学功效。目前，国内外关于红曲霉发酵产多糖的研究较少，且尚未实现工业化生产。已有研究主要是通过发酵条件优化提高红曲霉胞外多糖产量，如赵振锋等.红曲霉发酵产胞外多糖工艺的优化.无锡轻工业大学学报，2002，2 (3):289-295 ;李霞姣等.红曲多糖液态发酵工艺条件的优化.生物加工过程，2009，7(2): 13-17;伍健萍等.红曲霉液态发酵多糖工艺条件优化.北京工商大学学报(自然科学版).2012，30(6):57-62。这些研究主要集中在培养基组成、pH、温度、溶氧及发酵时间等工艺层面上，对红曲霉多糖发酵水平提高有限，不能满足现代工业化发酵生产的需要。
[0004]稀土元素是化学元素周期表中镧系元素及两个相关元素钪和钇的总称，我国稀土资源丰富。目前，稀土元素广泛应用于各个领域，不仅应用在各工业部门，在农业、医药、微生物等生物学领域的应用研究也日益增多。近年来应用稀土元素提高微生物发酵产物的研究已有报道，如刘延茂等.稀土元素对红霉素发酵的影响.工业微生物，2009，39(1): 16-21;李增利.稀土元素镨、钕、铒对红菇多糖深层发酵的影响.食品科学，2007，28 (12):312-316 ;以及王怡平等.稀土元素对红酵母的生长及类胡萝卜素合成的影响.微生物学通报，1999，26(2): 117-119。目前，稀土元素在红曲霉多糖液体发酵上的应用研究尚未见报道。
[0005]
【发明内容】
:
本发明的目的在于克服上述已有技术的不足而提供一种工艺简单、成本低廉、效果显著、环保无毒的利用稀土元素提高红曲霉多糖产量的液体发酵方法，本方法可用于红曲霉多糖的工业化生产。本发明旨在提供稀土元素在红曲霉多糖液体发酵中的应用，同时提供稀土元素在红曲霉多糖发酵中的使用方法，从而提供本方法。
[0006]本发明的目的可以通过如下措施来达到:一种提高红曲霉多糖产量的液体发酵方法，其特征在于其包括如下步骤:
(I)将红曲霉菌种接种到PCY液体发酵培养基中进行发酵培养，培养条件为摇床转速100?180 r/min，温度25?30°C，培养时间4?8天，得到红曲霉种子液；
所述的红曲霉菌种为紫色红曲霉/WZpyreiAs)，菌种编号为CICC 40941、CICC 40942、CICC 40943 或 CICC 40944 ；
所述的PCY液体发酵培养基组成为蛋白胨20g、玉米面20g、酵母粉10g、硫酸镁0.5g、磷酸氢二钾1.0g、硫酸亚铁0.1g和蒸馈水100mL ； (2)将步骤(I)获得的红曲霉种子液按1%?5%体积比接种量接入到含有浓度为
0.0l?0.12 mmol/L稀土元素的PCY液体培养基中，进行发酵培养，培养条件为100?180r/min，温度25?30°C，时间4?8天，得到发酵液和红曲霉菌丝体混合物，分离出发酵液备用；
所述的稀土元素为镧La'铈Ce'镨Pr3+或钕Nd 3+;
(3)从步骤(2)所获得的发酵液中提取红曲霉多糖。
[0007]红曲霉多糖产量可达到2.86 g/L,添加镧La'铈Ce'镨Pr3+或钕Nd 3+后，红曲霉多糖产量可分别达到:4.29 g/L,4.70 g/L,4.13 g/L和4.50 g/L。
[0008]根据上述方法，本发明进一步做以下优选:
步骤(2)所述的稀土元素优选为铈Ce3+或钕Nd'最优选的稀土元素为铈Ce'
[0009]步骤(2)所述的稀土元素在PCY液体培养基中的浓度优选为铈Ce3+ 0.04?0.08mmol/L、钦 Nd3+ 0.01 ?0.08 mmol/L、铜 La3+ 0.04 ?0.12 mmol/L 或错 Pr3+ 0.01 ?0.04mmol /I,η
[0010]步骤(2)所述的含有浓度为0.01?0.12 mmol/L稀土元素的PCY液体培养基是按以下方法制备的:
称取纯度为99%的硝酸铈、硝酸镨、硝酸钕或硝酸镧，用蒸馏水配制成浓度为I mol/L的溶液；加入到所述PCY液体发酵培养基中，制得含有浓度为0.01?0.12 mmol/L稀土元素的PCY液体培养基。
[0011]步骤(2)所述的发酵液及红曲霉菌丝体的分离是经2层薄纱绸布(或8层纱布)过滤分离。
[0012]步骤(3)所述的红曲霉多糖的提取步骤如下:
将发酵液定容至200 ml，取发酵液20 ml加入80 ml无水乙醇，在5°C下静置过夜，5000r/min离心10 min，所得沉淀经60°C干燥后称重。
[0013]本发明所得红曲霉多糖可用于提高免疫力、抗肿瘤、抗病毒等药物的开发。
[0014]本发明与已有技术相比具有如下优点:
1、本发明将稀土元素铈Ce'镨Pr'钕Nd3+或镧La 3+用于红曲霉多糖的液体发酵，大幅度提高红曲霉多糖的产量，发酵液多糖产量可达4.7g/L，具有很好的工业化应用前景。
[0015]2、本发明所述稀土元素铈Ce'镨Pr'钕Nd3+或镧La 3+来源广泛，均具有很好的促进效果，实验方法简便，重复性好。
[0016]3、本发明所采用的红曲霉液体发酵工艺简单，环保无毒，原材料成本低廉，更为重要的是整个发酵过程可控，不受外部环境条件限制、非常适合工业化生产。
[0017]【附图说明】:
图1为稀土元素对红曲霉多糖产量的影响曲线图。
[0018]【具体实施方式】:
下面结合实施例对本发明的【具体实施方式】做详细说明，所用原料及培养基如下:
发酵用红曲霉菌种为紫色红曲霉/WZpyreiAs),菌种编号为CICC 40941、CICC 40942,CICC 40943或CICC 40944，购自中国工业微生物菌种保藏管理中心。纯度为99%的硝酸铈、硝酸钕、硝酸镧和硝酸镨，购自天津市光复精细化工研究所。
[0019]PCY液体发酵培养基组成为蛋白胨20g、玉米面20g、酵母粉10g、硫酸镁0.5g、磷酸氢二钾1.0g、硫酸亚铁0.1g和蒸馏水lOOOmL。
[0020]含有稀土元素的PCY液体培养基的配制:
称取纯度为99%的硝酸铈、硝酸镨、硝酸钕或硝酸镧，用蒸馏水配制成浓度为I mol/L的溶液，加入到所述PCY液体发酵培养基中，分别制得:(I)含有浓度为0.01 mmol/L、0.04mmol/L、0.08 mmol/L、0.12 mmol/L稀土元素铈Ce3+的PCY液体培养基；(2)含有浓度为0.01 mmol/L、0.04 mmol/L、0.08 mmol/L、0.12 mmol/L 稀土元素镨 Pr3+的 PCY 液体培养基；(3)含有浓度为0.01 mmol/L、0.04 mmol/L、0.08 mmol/L、0.12 mmol/L 稀土元素钦Nd3+的 PCY 液体培养基；(4)含有浓度为 0.01 mmol/L、0.04 mmol/L、0.08 mmol/L、0.12 mmoI /L稀土元素镧La3+的PCY液体培养基备用。
[0021]实施例1:一种提高红曲霉多糖产量的液体发酵方法，步骤为:
1.将紫色红曲霉CICC 40941菌种接种到PCY液体发酵培养基中进行发酵培养，培养条件为摇床转速160 r/min，温度25°C，培养时间8天，得到红曲霉种子液。
[0022]2.将