【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种基于溶氧调控的齐整小核菌发酵生产硬葡聚糖的方法，属于微生物发酵。
技术介绍
1、真菌胞外多糖是丝状真菌细胞外生物膜基质的重要组成部分，能够扩散到发酵培养液中，其具有抗氧化性、抗炎症性、镇痛、抗肿瘤和降血糖等多种生理功效，被广泛用于医疗保健行业。硬葡聚糖由齐整小核菌发酵而来，由于其产物多糖在低温状态下呈凝胶状故又被成为小核菌胶。作为一种新型的的真菌多糖，硬葡聚糖具有良好的保湿能力，其发酵液具有热稳定性和耐盐性，常作为保湿剂添加入化妆品中，并在石油开采领域作为驱油剂。
2、硬葡聚糖作为葡萄糖多聚体，是以3个β-1,3键连接的d-吡喃型葡萄糖为重复结构单元，每个结构单元上由单个β-1,6键连接一个葡萄糖侧链构成的β-葡聚糖，目前硬葡聚糖的工业生产方式主要以微生物发酵法为主，目前工业上常用齐整小核菌发酵生产硬葡聚糖，每罐生产硬葡聚糖的产量约为20g/l，且存在发酵周期长、产率低以及底物利用不足等缺陷。
3、小核菌本身通过生产菌核的方式进行繁殖，故很难通过进行菌株诱变来提高其生产硬葡聚糖的产量，而且小核菌在发酵过程存在发酵周期长、底物无法充分利用等问题，且硬葡聚糖下游处理过程主要以热水浸提，这种方式需要大量无水乙醇醇沉多糖，存在提取效率低、提取成本过高以及时间过长的缺点，因此通过改善具体的发酵工艺，提高硬葡聚糖的工业生产量实为必要。
4、目前，多项针对真菌生产葡聚糖的研究均表明多糖聚合物的合成可能受到溶氧(do)限制的刺激，控制溶氧会对齐整小核菌合成副产物草酸的代谢过程产生影响也有所提
技术实现思路
1、专利技术目的：本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种基于溶氧调控的齐整小核菌发酵生产硬葡聚糖的方法，结合搅拌桨和机械气升，通过分三阶段改变转速和通气量达成对发酵液溶氧的调控。
2、为了实现上述目的，本专利技术采取的技术方案如下：
3、一种基于溶氧调控齐整小核菌生产硬葡聚糖的方法，以齐整小核菌为生产菌株进行发酵生产硬葡聚糖，将齐整小核菌接种于斜面培养基和摇瓶逐级扩大培养后接种于机械气升式发酵罐进行发酵，整个发酵周期为108h，分为发酵前期、发酵中期和发酵后期，通过控制发酵罐搅拌转速和通气量控制发酵液中的溶氧含量，发酵前期，控制溶氧从100％降低至0～10％，发酵中期溶氧控制在0～10％，发酵后期溶氧控制在20～30％。
4、其中，所述的发酵前期为所述发酵周期的0～12h。
5、其中，所述的发酵中期为所述发酵阶段的12～48h。
6、其中，所述的发酵后期为所述发酵阶段的48～108h。
7、其中，在所述的发酵前期，转速控制在100～200rpm，通气量控制在0.1～0.5vvm，发酵液中溶氧于10～12h降至0～10％。发酵前期以齐整小核菌的菌体量作为目标。
8、其中，在所述的发酵中期，转速控制在200～400rpm，通气量控制在0.5～1vvm，将发酵液溶氧继续维持在0～10％。
9、其中，在所述的发酵后期，转速控制在600～800rpm，通气量控制在2～3vvm。将发酵液溶氧继续维持在20～30％。
10、其中，所述的齐整小核菌为的保藏编号为atcc24965。
11、通常通过增加搅拌桨叶轮转动速度控制发酵液的do高于零。叶轮速度变化会导致多种影响，这些影响通过改变整体混合、平均剪切应力、改善ph或温度来控制或维持目标溶氧。其中任何一种或全部都可能对生物聚合物的合成产生显著影响，故本专利技术综合评估了搅拌桨转速和发酵罐通气量带来的影响，获得了一种较优的生产方式。
12、在硬葡聚糖发酵的过程中，发酵前期较低的溶氧能够促进齐整小核菌发酵生物量的生长，并且抑制草酸副产物的生成，但同时传质的不充分也会很大程度上抑制硬葡聚糖的产生。故发酵前期搅拌转速不宜高于200rpm，发酵后期菌体生长充分，发酵液粘度提高，此时过低的通气量以及搅拌桨转速无法满足小核菌代谢合成硬葡聚糖的需求，故此时可以通过提高发酵液的通气量以及搅拌桨转速以提高传质效果。
13、本专利技术的发酵方法，在发酵前、中期均为小核菌生长的对数生长期，通过维持低溶氧促进小核菌菌体的生长；发酵后期通过增强剪切力和通气量提高传质效率，使得发酵过程中硬葡聚糖的产量得到提升。
14、有益效果：
15、(1)齐整小核菌作为兼性厌氧菌，在发酵前期采用较低的溶氧促进了菌体生长，发酵后期发酵液粘度过高，通过提升通气量和搅拌桨转速增强发酵液的传质效率，使得硬葡聚糖产量以及发酵液粘度得到明显提升，高粘度发酵液具有更好的耐温和耐盐性。
16、(2)目前国际上发酵生产硬葡聚糖主要采用蔗糖为底物进行发酵，消耗150g/l的蔗糖的同时仅生产26g/l的硬葡聚糖，而使用专利技术提供的方法进行发酵，发酵过程中对发酵液中溶氧进行调控，以85g/l的葡萄糖为底物，在5l发酵罐中发酵108h，硬葡聚糖的产量为18.5g/l；采用20l发酵罐发酵72h，葡聚糖的产量可达到54～62g/l，发酵过程仅消耗85g/l的葡萄糖，相较内外普遍的生产工艺，本专利技术成本显著降低，具有更广阔的工业化应用。
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1.一种基于溶氧调控的齐整小核菌发酵生产硬葡聚糖的方法，其特征在于，以齐整小核菌为生产菌株进行发酵生产硬葡聚糖，整个发酵周期分为发酵前期、发酵中期和发酵后期，通过控制发酵罐搅拌转速和通气量控制发酵液中的溶氧含量，发酵前期控制溶氧从100％降低至0～10％，发酵中期溶氧控制在0～10％，发酵后期溶氧控制在20～30％。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的发酵前期，大于等于所述发酵周期的第0h，小于所述发酵周期的第12h。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的发酵中期，大于等于所述发酵周期的第12h，小于所述发酵周期的第48h。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的发酵后期，大于等于所述发酵周期的第48h，小于等于所属发酵周期的第108h。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述的发酵前期，其转速控制在100～200rpm，通气量控制在0.1～0.5vvm。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述的发酵中期，其转速控制在200～400rpm，通气量控制在0.5～1vv
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述的发酵后期，其转速控制在600～800rpm，通气量控制在2～3vvm。
...【技术特征摘要】
1.一种基于溶氧调控的齐整小核菌发酵生产硬葡聚糖的方法，其特征在于，以齐整小核菌为生产菌株进行发酵生产硬葡聚糖，整个发酵周期分为发酵前期、发酵中期和发酵后期，通过控制发酵罐搅拌转速和通气量控制发酵液中的溶氧含量，发酵前期控制溶氧从100％降低至0～10％，发酵中期溶氧控制在0～10％，发酵后期溶氧控制在20～30％。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的发酵前期，大于等于所述发酵周期的第0h，小于所述发酵周期的第12h。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的发酵中期，大于等于所述发酵周期的第12h，小于所述发酵周...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐虹，胡凯，王瑞，刘浩，雷鹏，谷益安，孙良，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：
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