酿酒酵母及酿酒酵母生产氨基葡萄糖的方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及一种酿酒酵母及酿酒酵母生产氨基葡萄糖的方法。
【背景技术】
[0002]氨基葡萄糖(Glucosamine，或2-amino-2_deoxy-D-glucose)，它的英文缩写为GlcN，它是一种取代后的化合物，氨基取代葡萄糖2号位C上的羟基，第一个确认结构的氨基单糖就是氨基葡萄糖，它是一种非常重要的功能性单糖。GlcN的分子式为C6H13O5N,分子量179.Hg/mLXlcN在很多有机体中都发现过，含量比较多的包括细菌、丝状真菌、酵母菌，甚至在植物体内和动物体内都有发现。氨基葡萄糖是甲壳素的重要组成成分，也是壳聚糖的重要组成成分，还是糖蛋白的重要组成成分。研究还表明在蛋白聚糖中氨基葡萄糖也起着重要的作用，这些物质都可以由氨基葡萄糖通过一定的氨基化作用获得。另外，作为一种生理必须物质，在人体结缔组织中也有存在，而且是人体软骨基质中合成蛋白聚糖所必需的重要成分。由于氨基葡萄糖用途十分广泛，市场前景广阔。
[0003]1876年，氨基葡萄糖被第一次从甲壳素的水解产物中分离出来，1939年，沃尔特.霍沃思确定了氨基葡萄糖的立体结构，从此，氨基葡萄糖被人们更好的认识和研究。目前，美国是氨基葡萄糖的最大消费国，中国随着收入水平及保健意识的提高，氨基葡萄糖的消费也呈逐年快速增长的趋势。
[0004]氨基葡萄糖在医药工业方面的应用:
[0005]氨基葡萄糖的硫酸盐为治疗抗风湿性关节炎的原料药，近年来，由于发现其具有吸收体内产生的自由基、抗衰老、促进减肥、抑菌以及能调节人体内分泌等多种生理功能，故广泛被用于食品添加剂和保健食品的生产中。GlcN可能通过刺激软骨蛋白聚糖的生物合成而对关节炎有特殊的疗效，此外，GlcN还可增加软骨特异性Π型胶原的合成，GlcN还具有护肝的作用。研究发现GlcN的另一种衍生物乙酰氨基葡萄糖GIcNAc可以诱导K562细胞向巨噬细胞的方向分化，在作用浓度和作用时间上与传统的药物相比有明显的优势，而且因其毒副作用较小，因而很可能成为新型细胞分化诱导药物而应用于临床。
[0006]氨基葡萄糖在食品工业方面的应用:
[0007]由于GlcN对人体没有毒性，日本和美国均将其作为食品配料广泛使用。日本乳业组织自2004年10月就开始销售添加GlcN的乳饮料“GLUCOSAMINE POWER”(家庭装)，2005年卡尔皮公司又推出
[0008]添加GlcN的绿茶饮料“FINESUPPORT GLUCOSAMINE”，其他如宝酒造的“氨基葡萄糖豆乳”，协同乳业、博佳、爱尔泰等的添加GlcN的柑桔饮料亦纷纷涌入市场。陈忻等研究了GlcN盐酸盐的抗菌作用，结果发现，GlcN盐酸盐对供试食品中常见的细菌、霉菌、酵母菌均有明显的抑制作用，其中细菌最为敏感，而且随着GlcN盐酸盐浓度增加，其抑菌作用逐渐增强。说明GlcN在成为新型的天然食品防腐剂方面具有广阔的前景。
[0009]氨基葡萄糖在化妆品方面的应用
[0010]GlcNAc是透明质酸的单体，是生物体内多种重要多糖的基本组成单位，也是一种新型生化药品、药物中间体和高档化妆品的添加剂。它可增强人体免疫功能、治疗多种炎症。GlcNAc在人体内是合成双歧因子和透明质酸的重要前体，与透明质酸相比，由于其是小分子量的单体，极易被皮肤吸收，且应用于化妆品能提供营养、保湿和抗自由基，因而常被用于高档化妆品的生产，在化妆品中添加量一般为0.1%?5%。目前国内市场上已有多种含GlcNAc的护肤产品，最高添加量达4 %，效果良好。
【发明内容】
[0011]本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。
[0012]本发明还有一个目的是提供一种酿酒酵母及酿酒酵母生产氨基葡萄糖的方法，其对自制工程菌株发酵工艺进行了优化，提高了氨基葡萄糖的产量。
[0013]为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种酿酒酵母Saccharomyces cerevisiae H158-1C，所述酿酒酵母被保藏在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏号为:CGMCC N0.11735,保藏时间为:2015年11月25日。
[0014]—种利用酿酒酵母生产氨基葡萄糖的方法，包括以下步骤:
[0015]步骤一、种子培养:将所述酿酒酵母接种在含有硫酸卡那霉素的斜面培养基上，在温度30?37°C下，培养24?28h后，接种至种子培养基上，在温度30?37°C和转速1100?2000r/min下培养至OD6QQ值=2?3时，得到种子培养液；
[0016]步骤二、种子发酵:将步骤二制备得到种植培养液接种至发酵培养基上，在温度35?40°C、转速为200?220r/min下发酵18?20h，得到发酵液；
[0017]其中，接种至发酵培养基上的种子培养液的体积为发酵培养基体积的1%?5%;
[0018]发酵培养基在接种前添加终浓度为70yg/mL的硫酸卡那霉素，残留控制在2.0%;
[0019]当菌体的OD6qq= 0.6时，向发酵培养基中加入5g/L的乳糖；
[0020]在种子发酵2?1h且菌体的0D6QQ= 2?3时，向发酵培养基中开始指数流加葡萄糖，且控制细胞比生长速度为0.21Γ1;
[0021]在种子发酵中的溶氧量调节策略为:在种子发酵O?2h、3?8、9?12和13?18h时，分别控制溶氧量为20%,30%A0%和30%，每次通气的通气量为lOvvm，气体温度为35V?37。。；
[0022]步骤三、对步骤二中的制备得到发酵液提纯结晶，即得到氨基葡萄糖。
[0023]优选的是，所述的酿酒酵母生产氨基葡萄糖的方法中，所述步骤一中，斜面培养基包含:胰蛋白胨10?15g/L、酵母粉5?10g/L、NaCl 10?15g/L、琼脂粉20?25g//L和硫酸卡那霉素40?50mg/L;
[0024]斜面培养基的pH值6.5?7.5，且在0.IMpa灭菌25?30min。
[0025]优选的是，所述的酿酒酵母生产氨基葡萄糖的方法中，所述步骤一中，种子培养基包含:D-氨基葡萄糖盐酸盐50?60g/L、碳酸钙25?30g/L、磷酸二氢钾10?15g/L、七水合硫酸镁15?20g/L、硝酸钠10?15g/L、酵母膏10?15g/L和玉米楽！?3ml/L;
[0026]种子培养基的pH值为6.5?7.5，且在0.1Mpa灭菌25?30min。
[0027]优选的是，所述的酿酒酵母生产氨基葡萄糖的方法中，所述步骤二中，发酵培养基包括:葡萄糖50?90g/L、乳糖10?20g/L、碳酸|丐10?15g/L、磷酸二氢钾15?20g/L、七水合硫酸镁5?7g/L、硝酸钠5?8g/L、酵母膏5?10g/L和玉米楽3?5ml/L;
[0028]发酵培养基的pH值6.5?7.5，且在0.1Mpa灭菌25?30min。
[0029]优选的是，所述的酿酒酵母生产氨基葡萄糖的方法中，所述步骤二中，发酵培养基在接种种子培养液前添加终浓度为50?70yg/mL的硫酸卡那霉素，且硫酸卡那霉素的残留量为 20yg/mL。
[0030]优选的是，所述的酿酒酵母生产氨基葡萄糖的方法中，所述步骤三具体为:
[0031 ] 将步骤二中制备得到的发酵液在转速为7500?8000rpm下离心15?20min，取上清液，在90?100°C下加热15?20min后，在转速在12000?13000rpm下离心20?25min，取上层清液，得到原液，
[0032]用硅藻土对原液脱色，采用温度30?35°C的硫酸铵为洗脱液，当硫酸铵溶液浓度为0.7?1.0mol/L时，停止洗脱，得到初始过滤液，初始过滤液采用苯乙烯系强酸性阳离子树脂吸附过滤，进样流速为3.19BV/h，洗脱流速为3.8BV/h时，采用与初始滤液等体积的无水乙醇洗脱，得到最终滤液，最终滤液在4°C下静置6?10h，抽滤，即得到氨基葡萄糖酸晶体。
[0033]本发明至少包括以下有益效果:第一、本发明为微生物发酵法制备氨基葡萄糖，是一种重要的氨基己糖，能够有效作用于软骨组织治疗风湿性关节炎，并被视为天然无害的食品及保健品配料，市场应用前景广阔；第二、本发明对自制工程菌株发酵工艺进行了优化，确定了通过对发酵过程实行乳糖流加策略及分阶段溶氧控制策略，显著提高氨基葡萄糖产量，氨基葡萄糖的胞内和胞外产量不低于134.7g/L，纯化的吸附率不低于95%，洗脱率不低于98 %，氨基葡萄糖的纯度在98 %以上，达到国内领先水平。
[0034]本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明