赤蘚糖醇發(fā)酵

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1、赤蘚糖發(fā)酵工藝070720107陳元濱赤蘚糖醇為1，2，3，4-丁四醇，分子式為C4H10O4赤蘚糖醇,化學(xué)名1,2,3,4—丁四醇,英文名Erythritol,分子式C4H10O4,分子量122.12,熔點(diǎn)126℃,沸點(diǎn)329～331℃,是一種四碳多元醇,外觀為白色粉狀結(jié)晶,微甜,相對甜度為0.765,有清涼感,發(fā)熱量低,僅為蔗糖發(fā)熱量的1/10,易結(jié)晶。天然品存在于海藻、蘑菇、甜瓜、葡萄中,亦存在于人體眼球、血清、精液里。赤蘚糖醇是一種天然、零熱量、可替代蔗糖的填充型甜味劑，有著同蔗糖相似的清澈甜味，同其他糖醇一樣，赤蘚糖醇不會導(dǎo)致齲齒。比木糖醇略勝一籌，其原因在于人體內(nèi)沒有代謝赤鮮

2、糖醇的酶系,所以當(dāng)小腸吸收進(jìn)入血液后,不能被代謝,而幾乎全部隨尿排出體外。它可以避免像其他糖醇由于量過大而引起腹脹、腸鳴和腹瀉的副作用。能適用于各類人群,尤其是糖尿病患者?；诔嗵\糖醇的功能和營養(yǎng)作用，它可被廣泛應(yīng)用于糖果、飲料、果凍及果凍型飲料、代糖包、口腔保健品等各種食品和飲料中。赤鮮糖醇是目前國際上惟一采用微生物發(fā)酵法生產(chǎn)的糖醇甜味劑。赤蘚糖醇未來有可能取代木糖醇。1發(fā)酵菌株1.1發(fā)酵菌株工業(yè)發(fā)酵生產(chǎn)赤鮮糖醇主要使用耐高滲酵母等微生物。赤蘚糖醇生產(chǎn)菌多屬于酵母，少部分為霉菌和細(xì)菌。從菌種生產(chǎn)能力和產(chǎn)物情況來看，耐高滲透酵母是比較適宜的菌種。在工業(yè)上也主要是用耐高滲透酵母和其他生產(chǎn)赤

3、蘚糖醇的微生物發(fā)酵生產(chǎn)。Spencer等人最早發(fā)現(xiàn)許多耐高滲透酵母能產(chǎn)生赤蘚糖醇。此后又有許多研究者對高產(chǎn)赤蘚糖醇的微生物進(jìn)行篩選，發(fā)現(xiàn)能生產(chǎn)赤蘚糖醇的菌種有假絲酵母屬（Candida）、球擬酵母屬（Torulopsis）、毛孢子菌屬（Trichosporum）、三角酵母屬（Trigonopsis）、畢赤酵母屬（Pichia），以及Moniliella、Trichosporonoides、Aureobasidium和Zygopichia等屬。赤蘚糖醇的開發(fā)利用在日本、韓國、比利時研究較多。日本研究者從土壤、發(fā)酵食品、果實(shí)和花粉中采樣進(jìn)行分離、篩選、誘變育種，得到了產(chǎn)赤蘚糖醇的耐高滲透酵母

4、菌株Aureoasidiumsp.SN-115，以葡萄糖為基質(zhì)，赤蘚糖醇的得率為50%；韓國篩選得到Candidamagnoliae。我國發(fā)酵法生產(chǎn)赤蘚糖醇的研究開發(fā)工作起步較晚。江南大學(xué)的范光先等人篩選出一株單產(chǎn)赤蘚糖醇的球狀酵母OS-194，江蘇省微生物研究所吳燕等人篩選得到一株圓酵母（Torulasp.）。部分產(chǎn)赤蘚糖醇發(fā)酵菌株的生產(chǎn)比較見表1。1．2代謝路徑及調(diào)控機(jī)制在厭氧條件下,將葡萄糖轉(zhuǎn)化為6一磷酸果糖,然后進(jìn)一步磷酸化并分解為4一磷酸赤蘚糖和乙酰磷酸，4一磷酸赤蘚糖經(jīng)磷酸酯酶水解生成赤蘚糖醇；耐高滲酵母在耗氧條件下也可通過磷酸戊糖途徑合成赤蘚糖醇。研究表明,大部分碳通過磷酸

5、戊糖途徑和糖酵解產(chǎn)生足夠的還原力,形成大量赤蘚糖醇釋放到胞外,即先通過磷酸戊糖途徑,經(jīng)赤蘚糖4一磷酸,然后在赤蘚酮糖還原酶作用下脫去磷酸。赤蘚酮糖還原酶催化最后一步反應(yīng),被認(rèn)為是關(guān)鍵酶。代謝中間產(chǎn)物延胡索酸鹽會抑制此酶的活性,添加Ca2+可抑制延胡索酸鹽的產(chǎn)生,從而提高赤鮮糖醇的產(chǎn)率。赤蘚酮糖還原酶底物特異性決定了赤鮮糖醇轉(zhuǎn)化率。1.3菌種選育方法簡述：篩選赤蘚酮糖還原酶利用4一赤蘚酮糖作為底物時表現(xiàn)出最大活性,并且盡量少利用D一甘油醛和二羥丙酮作為此酶的底物產(chǎn)生其他醇的耐高滲酵母菌。方法1：從自然界中篩選單產(chǎn)赤蘚糖醇菌株（葉嫻）（初篩定性、復(fù)篩量化）酵母產(chǎn)多元醇的性質(zhì)和樣源存在著一定的

6、聯(lián)系，自然界中產(chǎn)赤蘚糖醇的耐高滲酵母幾乎同時都混產(chǎn)甘油、戊糖醇等多元醇，新鮮花粉中單產(chǎn)赤蘚糖醇菌株較多，這可能是因?yàn)榛ㄈ锏奈⑺岘h(huán)境以及蜜蜂對微生物的傳播作用所致；蜂巢中的耐高滲酵母的數(shù)量較多，菌種差異較大，可作為篩選耐高滲酵母的重要來源；蜂蜜中單產(chǎn)甘油的菌株最多；而土壤中的酵母耐糖性較差，不宜用來篩選耐高滲酵母。方法2：誘變育種（劉鳳珠）包括細(xì)胞懸液制備、紫外線誘變、突變菌的篩選、赤蘚糖醇含量測定。方法3：構(gòu)建基因工程菌,提高關(guān)鍵酶的表達(dá)能力,促進(jìn)赤蘚糖醇的轉(zhuǎn)化,抑制副產(chǎn)物的產(chǎn)生從而簡化后續(xù)的純化工作,降低成本。方法4：采用紫外線誘變方法獲得用于原生質(zhì)體融合的出發(fā)菌株進(jìn)行原生質(zhì)體融合，利

7、用親本原生質(zhì)體滅活后再融合檢出方法獲得活性融合子，獲得高產(chǎn)赤蘚糖醇的突變菌株。2發(fā)酵原料及原料預(yù)處理以淀粉為原料經(jīng)酶解獲得富含葡萄糖的基質(zhì),包括對淀粉原料進(jìn)行除雜、粉碎、液化、糖化過程。淀粉來源可以采用玉米淀粉。3發(fā)酵工藝流程發(fā)酵法是以淀粉為原料經(jīng)酶解獲得富含葡萄糖的基質(zhì),經(jīng)滲透酵母或霉菌發(fā)酵生成赤蘚糖醇、少量丙三醇、核糖醇及微量其他多元醇的混合物,經(jīng)過濾、濃縮、精制得赤蘚糖醇。近年中國食品發(fā)酵工業(yè)研究院、江蘇省微生物研究所、江南大