国外茁霉多糖上游处理研究现状及进展

茁霉多糖(Pullulan)是一种水溶性胞外中性多糖,由真菌出芽短梗霉(Aureobasidium pullulans)发酵生产的。茁霉多糖在食品工业、药品等领域有广泛的应用,是一种很有前景的多糖,但是大规模生产的还很少,主要原因有两个,一个是产量低,另一个是多糖中色素难以除去。综述茁霉多糖的生产菌种、生物合成机理,培养条件的最新研究成果,同时讨论了茁霉多糖的应用前景和研究热点。     

甘蔗糖蜜发酵合成茁霉多糖条件的研究

在探讨甘蔗糖蜜为原料发酵合成茁霉多糖发酵初始发酵培养基基础上，探讨发酵温度、接种量、溶氧量及发酵时间对菌体生长量和茁霉多糖合成的影响。结果表明：甘蔗糖蜜为原料发酵合成茁霉多糖的生物合成条件：接种量为15％，发酵温度为30℃，在充足供氧的条件下发酵时间为144h。     

产茁霉多糖菌株的筛选和初步发酵

通过对3株产茁霉多糖菌株出芽短梗霉As3.0933,CICC40333和GIM3.44的发酵性能进行比较,选择出一株多糖产量高、多糖转化率高和产色素水平低的菌株,同时研究了培养基组分和发酵条件对该菌株发酵的影响.结果表明:As3.0933菌株的多糖产量(4.75 g/L)和多糖转化率(9.51%)为最高,色素产量居中,As3.0933可作为进一步诱变研究的出发菌株;发酵最佳碳源为蔗糖,浓度70 g/L,最佳氮源NH4NO3和酵母膏,浓度分别为0.2g/L和1 g/L.最优发酵条件为初始pH6、温度28℃、装液量30%、摇瓶转速200 r/min.在此条件下,As3.0933多糖产量为8.42 g/L(多糖转化率为12.03%).     

正交实验设计优化茁霉多糖发酵工艺

采用正交实验设计方法对出芽短梗霉(Aureobasidium pullulans)生产茁霉多糖的发酵工艺进行了优化。首先,采用单因素实验确定生产影响茁霉多糖产量的培养基组成成分和发酵条件,然后进行培养基正交实验,得到最优的培养基组合,并用此培养基进行发酵条件的正交实验,获得生产茁霉多糖最优的发酵条件。最优的培养基组成为:蔗糖100g/L、玉米浆3g/L、K2HPO42g/L和NH4NO30.4g/L,最优的发酵工艺为:初始pH6.0、装液量10%、接种量3%、种龄72h、发酵时间6d、摇床转速180r/min、发酵温度29℃。优化发酵工艺条件下茁霉多糖的产量为34.98g/L。     

茁霉多糖的结构分析及含量测定

对茁霉多糖进行定性、定量研究.利用红外光谱(FTIR)、高效液相色谱(HPLC)对马铃薯淀粉发酵生产的茁霉多糖进行分子结构分析,确定多糖样品的分子质量167.589万u,多糖含量为80.67%.     

可食性膜材料茁霉多糖发酵工艺条件研究

本文对出芽短梗霉的发酵茁霉多糖的条件进行了初步探索,确定了该菌株的发酵优化条件,在此条件下,获得了较高的多糖产量,实验表明,摇瓶转速和发酵初始pH值是多糖发酵的重要影响因素,它们与多糖的合成密切相关。     

甘蔗糖蜜发酵合成茁霉多糖

甘蔗糖蜜为原料发酵合成茁霉多糖（Pullulan）发初始条件，本研究以生物量和多糖产量为依据，确定以甘蔗糖蜜发酵合成茁霉多糖的初始发酵培养基，该发酵培养基的组成为：经预处理后的甘蔗糖蜜发酵合成Pullulan的初始浓度100g／L至140g／L，硫酸铵不宜超过0．6g／L，硫酸镁在0．6-1．0g／L之间，而氯化钼为0.2-0.4g／L，发酵初始pH为5．5。研究结果表明甘蔗糖蜜为原料发酵合成茁霉多糖的生物合成条件是：接种量为15％，发酵温度为30℃，在充足供氧的条件下发酵时间为144h。     

鲜马铃薯直接生产茁霉多糖中试工艺研究

在茁霉多糖小试生产工艺的基础上设计了5L中试生产工艺方案,分别研究了接种量和转速对中试发酵的影响,对比研究了中试和小试发酵液在生物量、多糖产量、蛋白含量及色素等各项指标上的差异,结果表明:接种量对中试发酵有一定影响,其中以12%的接种量效果较好;与小试发酵不同,中试发酵在搅拌速度上应采用变速搅拌方式,即前期发酵采用160r.min-1较低搅拌速度,在后期发酵时应采用200r.min-1的搅拌速度;两种发酵方式比较,在相同的发酵时间内,生物量和多糖产量两项指标,中试发酵均高于小试发酵,而蛋白质和色素产量较小试发酵低,确定的中试工艺条件为:装液量3.5L,接种量12%,初始pH6.5,温度30℃,发酵时间5d,在此工艺下制得的发酵液中多糖含量达到3.66g/L。     

可食性膜材料茁霉多糖发酵工艺条件研究

本文对出芽短梗霉的发酵茁霉多糖的条件进行了初步探索，确定了该菌株的发酵优化条件，在此条件下，获得了较高的多糖产量，实验表明，摇瓶转速和发酵初始pH值是多糖发酵的重要影响因素，它们与多糖的合成密切相关。     

茁霉多糖的微生物发酵及在食品工业中的应用

茁霉多糖具有很好的成膜性 ,形成的薄膜透明、防油、不透气 ,可作包衣和包装材料及纸的上光剂 ,代替淀粉制成低热量食品等 ,具有广阔的工业化应用前景。本文就茁霉多糖的生物学性质、影响微生物发酵的重要因素进行了综述 ,并简要叙述了茁霉多糖在食品工业中的应用     

发酵生产普鲁兰多糖现状

普鲁兰多糖是由出芽短梗霉发酵所产生特殊的微生物胞外多糖,在医药、食品、轻工、化工和石油等领域具有广泛的应用。普鲁兰多糖发酵过程中,通气量、pH、温度、培养基成分（碳源、氮源、金属离子、起始离子及磷酸盐的选择）对发酵生产转化普鲁兰多糖的产量和质量均有影响。发酵转化率的进一步提高,抑制色素的生成和利用工业废物作为原料等方面是进一步研究普鲁兰多糖发酵的重点。     

低色素出芽短梗霉G-58发酵的初步研究

研究了培养基组分和培养条件对低色素出芽短梗霉变异株G-58发酵的影响。最佳培养基组分是（g/L）：蔗糖50，（NH4）2SO4 0．6，K2HPO4 6，MgSO4 0．4，NaCl4，酵母膏0．4，初始pH6．5；在此条件下，G-58多糖产量24.5g/L，即糖转化率49％，发酵液颜色乳白无色素。     

普鲁兰糖无色素发酵工艺研究

目的获取普鲁兰糖产量高且色素分泌少的突变菌株,优化普鲁兰糖的发酵工艺。方法紫外法诱变出芽短梗霉;通过测定普鲁兰糖的产量优化培养基组成及发酵条件。结果获得了高产普鲁兰糖且色素分泌量少的突变菌株;优化后培养基组成为:蔗糖10%,酵母膏0.2%,(NH4)2SO4 0.06%。初始pH 6.5。工艺优化后发酵过程无色素分泌,普鲁兰糖产量达到67.2 g/L。结论得到了普鲁兰糖产量高且色素分泌少的突变菌株,工艺优化后发酵过程无色素分泌。     

响应面法优化普鲁兰多糖发酵培养基

通过对出芽短梗霉生长的培养基进行优化,以提高普鲁兰多糖的产量。首先采用单因素试验筛选出有显著效应的3个因素,再利用响应面Box-Behnken设计优化显著因素的水平。结果表明：碳源(蔗糖)添加量、氮源(酵母浸膏)添加量和金属离子对粗普鲁兰多糖的产量都有显著影响(P＜0.05),蔗糖添加量和酵母浸膏添加量的交互作用相对明显,蔗糖添加量和金属离子以及酵母浸膏添加量和金属离子的交互作用不显著。优化的培养基组成为：蔗糖添加量56.63g/L、酵母浸膏添加量3.74g/L、金属离子选择Mg2+,此条件下粗普鲁兰多糖产量为60.358g/L。     

普鲁兰生物合成中底物的作用及其生理机制

以1 株出芽短梗霉（Aureobasidium pullulans）CCTCC M 2012259为出发菌株,考察不同底物（葡萄糖、蔗糖和木糖）对普鲁兰分批发酵的影响。结果发现,蔗糖有利于实现普鲁兰的高产（72.33 g/L）,而葡萄糖有助于获得更高的普鲁兰分子质量（5.9×105 Da）。通过对不同底物条件下的发酵动力学参数进行计算以及对相关生理生化指标进行测定,发现蔗糖提高了普鲁兰生物合成途径中的关键酶活性,增加了胞内尿苷二磷酸葡萄糖水平和能量物质ATP的供给,促进了普鲁兰的高产;而葡萄糖降低了普鲁兰降解酶系的活性,最终将普鲁兰分子质量维持在更高的水平。研究结果部分揭示了底物影响普鲁兰生物合成的生理机制,同时也为实现不同分子质量普鲁兰的高效生产提供了可行的技术参考。     

基于蛋白质组学分析尿嘧啶对出芽短梗霉产普鲁兰多糖的影响

为了解尿嘧啶对出芽短梗霉生长及合成普鲁兰多糖的内在机制,研究了尿嘧啶在普鲁兰多糖发酵过程中的最适添加量与最适添加时间。利用非标记（Label-free）定量技术和液相色谱-串联质谱技术比较出芽短梗霉发酵后期（88 h）的蛋白质组分,并对其差异蛋白质进行生物信息学分析。结果表明:在48 h添加0.5 g/L的尿嘧啶对普鲁兰多糖的产量提高最为显著,在5 L发酵罐上验证,产量由70.13 g/L提高到86.27 g/L,提高了23%。进行蛋白质组分分析鉴定出80个差异性蛋白质,其中包括40个上调蛋白和40个下调蛋白（差异倍数>2,P<0.05）,对这些差异蛋白进行聚类分析、GO功能富集分析、KEGG通路分析显示上述差异蛋白广泛涉及细胞过程、代谢过程等重要生物过程。差异蛋白质主要参与糖酵解、果糖和甘露糖代谢、乙醛酸和二羧酸代谢、丙酮酸代谢和TCA循环等代谢过程,最终引起普鲁兰多糖产量的变化。为进一步了解出芽短梗霉产普鲁兰多糖的代谢机理提供了分子基础。     

转录组测序分析氯化钠对普鲁兰生物合成的影响

考察氯化钠对出芽短梗霉生物合成普鲁兰的影响，结果发现氯化钠有助于提高普鲁兰产量，但不利于将普鲁兰分子质量维持在较高水平。与对照组（0 g/L氯化钠）相比，实验组（3 g/L氯化钠）的普鲁兰分批发酵产量提高了17.6%，而普鲁兰最终分子质量却降低了55.8%。对出芽短梗霉细胞的转录组进行测序和分析，共鉴别出659 个显著性差异表达基因，其中实验组有227 个基因表达上调，有432 个基因表达下调。对这些差异表达基因进行基因本体论（Gene Ontology，GO）功能注释和京都基因和基因组百科全书（Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes，KEGG）数据库通路富集分析，结果表明氯化钠影响了部分水解酶和具有离子、小分子绑定功能蛋白编码基因的表达水平，这些基因参与碳水化合物代谢、淀粉和蔗糖代谢、糖酵解/糖异生等代谢过程，最终导致普鲁兰产量和分子质量的显著变化。     

出芽短梗霉产色素能力弱化菌株的筛选

出芽短梗霉在发酵过程中会产生一种与黑色素相似的黑色物质 ,并且这种物质会牢固地粘附在短梗霉多糖上 .对出芽短梗霉Aureobasidium pullulanB 1菌株进行6 0 Co诱变 ,获得了一株产色素能力缺失型菌株Co3,其菌落和发酵液颜色为白色或淡绿色 .红外光谱和磁核共振图谱表明该菌株的产物与标准短梗霉多糖样品有相同的结构 .     

以淀粉废水、麦芽根制备生物材料——短梗霉多糖

短梗霉多糖是一种具有重要应用价值的微生物胞外多糖,淀粉废水是加工淀粉过程中不可避免的一种副产物,营养丰富;麦芽根为麦芽制造过程中的副产物,含有丰富的淀粉酶、麦芽酶、果酸酶及蛋白酶,富含B族维生素,并含有大量未知生长因子。因此,利用麦芽根所含有的丰富酶系和生长因子来酶解淀粉工业废水,便于出芽短梗霉菌的生长代谢。实验表明,具有一定的可行性。控制培养基初始pH为6.5、发酵温度为28～30℃、转速为180r/min、发酵时间120h的发酵工艺,较适合于出芽短梗霉菌利用麦芽根与淀粉废水的混合培养液进行代谢,生产短梗霉多糖。