[发明专利]提高出芽短梗霉静息细胞生物合成普鲁兰多糖产量的方法

说明书

技术领域

本发明属于微生物转化领域，涉及一种普鲁兰多糖的制备方法，具体涉及一种提高出芽短梗霉静息细胞生物合成普鲁兰多糖产量的方法。

背景技术

普鲁兰多糖(pullulan)是由出芽短梗霉(Aureobasidium pullulans)生产的一种粘性胞外多糖，它是由葡萄糖分子按α-1，4-糖苷键结合成麦芽三糖，两端再以α-1，6-糖苷键同另外的麦芽三糖结合，如此反复连接而形成高分子量的中性线性多糖。此多糖无色、无味、无毒、无臭，含有丰富的羟基，是非离子性、非还原性多糖，极易溶于水并呈中性，不溶于醇类、油脂、丙酮、醚和氯仿等有机溶剂。普鲁兰多糖分子内独特的链接方式赋予了它独特的理化性质，例如：胶粘性、成膜性、成纤性、可塑性及阻气性等，因而被广泛应用于食品、医药、化工等各个领域。如：(1)用于食品保鲜；(2)作为低热量食品和保健食品的添加剂；(3)作为食品品质改良剂和增稠剂；(4)用于制备胶囊、微胶囊、药物包装袋等药物包装材料和药物缓释制剂；(5)作为血浆增量剂；(6)用于制备疫苗；(7)用于污水处理；(8)用于环保型包装材料；(9)用做保护膜、粘合剂和凝固剂。

普鲁兰是一种证明有多种实际用途的独特多糖，最早的许多普鲁兰专利涉及大量的工业化应用，例如作为一种絮凝剂用在造纸和涂料的生产中。同样地，普鲁兰已经被认为是生物降解材料的取代物，可取代尼龙、人造丝、聚苯乙烯和聚乙烯醇等。然而，普鲁兰昂贵的价格限制了它的许多潜在应用，包括那些作为可生物降解的聚合物取代石油衍生聚合物。尽管普鲁兰能用相对便宜的原料来发酵生产，但它目前的价格仍然是右旋糖苷和黄原胶价格的近三倍。特别是涉及到人类健康的产品。在很大程度上普鲁兰的生产规模决定了生产成本。目前，关于研究普鲁兰多糖的生产方法很局限，一般都是采用微生物发酵法，包括摇瓶发酵，发酵罐发酵，生物膜反应器发酵，并通过优化营养环境条件及发酵工艺学手段来提高普鲁兰的产量。普鲁兰生产水平许多年来一直相当稳定，而在食品上的应用是其主要的市场。普鲁兰的另一个新的市场是膳食增补剂和药品的胶囊产品。日益增长的需求证明扩大普鲁兰生产是正确的，并会催生这种独特的生物聚合物的新的市场前景。

然而静息细胞转化法也是一种合成普鲁兰的方法，它是将微生物培养至一定阶段后分离出菌丝体，将其重新悬浮于缓冲液或不完全培养基(缺少某种营养物质如氮源等)中，使其处于不再生长但仍保持原有各种酶活的状态，然后添加底物，在适当温度、pH和振荡条件下进行转化的方法。此法不仅能提高转化效率，还可有效地控制转化液的组成，以适应底物转化的最佳条件；同时减少了培养基成分对转化过程的影响，便于后期转化产物的分离与提纯。此法已广泛应用于天然化合物的生物合成、药物前体化合物的转化、生物催化的有机化合物不对称合成、活性成分筛选及新药开发、药物代谢研究等诸多领域，但在普鲁兰生产中还未见报道。

普鲁兰多糖是在细胞内合成的，然后通过载体脂蛋白作用穿过细胞壁而分泌到细胞外。表面活性剂能够改变细胞膜的通透性，利于多糖向胞外分泌，降低发酵产物在胞内的浓度，减少产物抑制，缩短发酵周期。常天俊在2006年报道，在摇瓶中添加0.05％的吐温80，吐温60，吐温40，结果表明：这几种表面活性剂均能促进细胞释放多糖，其中以吐温80的效果最佳。斯潘是Span的译音，在国内还有各种译法，如“斯盘”，“司本”等。但根据GB-13481-92标准，准确的译法应为“斯潘”，化学名为失水山梨醇脂肪酸酷或山梨糖醉脂肪酸酷。它同吐温一样，是良好的非离子型表面活性剂，既溶于水也溶于油，能形成水包油和油包水型两种乳浊液。广泛地被作为冰淇淋、面包、糕点、起酥油制作过程中的乳化剂，也可作为巧克力、速溶可口、牛奶的分散剂及蜜糖、砂糖、酵母等浓缩时作为消泡剂等。因此可以通过添加非离子型斯潘类表而活性剂，通过改变细胞膜的通透性而达到提高普鲁兰产量的目的。

虽然已有通过添加吐温系列的非离子型表而活性剂以提高普鲁兰产量的研究报道，但国内还没有通过添加斯潘系列的非离子型表面活性剂对普鲁兰产量影响的文献报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种提高出芽短梗霉静息细胞生物合成普鲁兰多糖产量的方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种提高出芽短梗霉静息细胞生物合成普鲁兰多糖产量的方法，包括利用出芽短梗霉静息细胞生物转化合成普鲁兰多糖，在所述利用出芽短梗霉静息细胞生物转化合成普鲁兰多糖的转化液中添加斯潘类非离子型表面活性剂，斯潘类非离子型表面活性剂在转化液中的浓度为1～30g/L。斯潘类非离子型表面活性剂为斯潘20或斯潘40或斯潘60或斯潘80。