[发明专利]一种通过金藻发酵高效生产水溶性β-1,3-葡聚糖的方法

说明书

本发明涉及一种通过金藻发酵高效生产水溶性β‑1,3‑葡聚糖的方法，该方法以高含水溶性β‑1,3‑葡聚糖的金藻为发酵培养的微生物，生产水溶性β‑1,3‑葡聚糖的金藻藻种；其包括在发酵基础培养基中接种金藻藻种，发酵培养过程中流加补料培养基；通过调控发酵培养基中氮源种类、发酵培养基中C/N比、发酵培养基中葡萄糖浓度维持在一定范围的方式来调控金藻细胞生长速度和细胞密度，以获得高生物量浓度和高细胞密度的金藻发酵培养液，从而提高金藻细胞水溶性中β‑1,3‑葡聚糖的产量。本发明一方面解决现有β‑1,3‑葡聚糖来源中β‑1,3‑葡聚糖含量低、提取成本高、大多为水不溶性的问题；还解决现有限氮或缺氮方式提高微藻细胞中储存性多糖含量时细胞生长受到抑制的问题。

技术领域

本发明属于微藻培养领域，涉及一种通过金藻发酵高效生产水溶性β-1,3-葡聚糖的方法。

背景技术

β-1,3-葡聚糖是一类广泛存在于微生物、植物和动物体内的大分子多糖，主链结构由β-1,3-糖苷键连接，通常因来源不同而含有不同比例和大小的β-1,3、β-1,4或β-1,6键连接的支链，主要以细胞结构成分如细胞壁的形式存在。β-1,3-葡聚糖是一种活性强、毒副作用低的高效生物应答物，不仅有免疫促进作用，而且具有抗肿瘤、抗感染等活性。在饲料行业，水溶性酵母β-1,3-葡聚糖可作为饲料添加剂，能起到提高动物非特异性和特异性免疫的作用。目前，β-葡聚糖主要来源是从香菇、酵母、燕麦、青稞中提取获得。一方面，这些原料中β-葡聚糖含量低，使得提取过程复杂、生产成本高；另外β-1,3-葡聚糖产量受这些原料生产规模、生产周期的限制，通过这种方式生产的β-葡聚糖产量和品质难以满足市场需求。此外，目前大多数β-1,3-葡聚糖(包括裸藻副淀粉在内的)具有水不溶性、黏度大的特征，其活性较低。因此，如何能够高效且经济地生产制备水溶性β-1,3-葡聚糖，将能够有效推进β-1,3-葡聚糖在医药、动物饲料等方面的应用。

朱顺妮、王亚杰、黄伟等人文章(ShunniZhu,YajieWang,WeiHuang,JinXu,ZhongmingWang,JingliangXu,ZhenhongYuan.EnhancedaccumulationofcarbohydrateandstarchinChlorellazofingiensisinducedbynitrogenstarvation.AppliedBiochemistryandBiotechnology,2014,174:2435–2445.)采用氮饥饿诱导方式提高小球藻胞内碳水化合物和多糖淀粉的含量，研究结果表明氮饥饿能快速诱导小球藻胞内碳水化合物尤其是淀粉的积累，氮饥饿诱导1天小球藻胞内碳水化合物和淀粉含量分别增加了37％和4倍。氮饥饿诱导条件下胞内最高碳水化合物含量占细胞干重的66.9％，碳水化合物中66.7％为淀粉。但是，缺氮培养下小球藻的细胞比生长速度和生物量浓度明显下降，缺氮诱导下小球藻的比生长速度为0.48d^-1，远低于富氮培养条件下的比生长速度(1.02d^-1)。由此可见氮饥饿诱导虽然可提高小球藻胞内碳水化合物和多糖淀粉的含量，但同时需要以严重牺牲生长速度和生物量为代价。在提高微藻细胞多糖含量方面，现有的限氮或氮饥饿诱导方式提高微藻细胞中储存性多糖(如淀粉)含量下细胞生长受到抑制，多糖产量难以提高，不适宜工业生产。

发明内容

(一)要解决的技术问题

鉴于现有技术的上述缺点、不足，本发明提供一种通过金藻发酵高效生产水溶性β-1,3-葡聚糖的方法，能够经济、高效地生产水溶性β-1,3-葡聚糖。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

第一方面，本发明实施例提供一种通过金藻发酵高效生产水溶性β-1,3-葡聚糖的方法，以高含水溶性β-1,3-葡聚糖的金藻为发酵培养的微生物，生产水溶性β-1,3-葡聚糖的金藻藻种；其包括：