赤藓糖醇(Erythritol)化学名称为1,2,3,4-丁四醇,广泛存在于水果、发酵食品中,甜度为蔗糖的70%~80%。能被小肠快速吸收,但90%没有进行代谢而排出体外,是在自然界中发现的相对分子质量最小的糖醇,不仅拥有糖醇类产品所有的卓越功能,如防龋齿、适于糖尿病患者食用,还独具热量极低(≤1.66 kJ·g-1)和耐受量高(无副作用)的特性。赤藓糖醇具有良好的食品加工适应性和生理保健功能,作为一种新型功能性保健食品原料被广泛用于食品、医药、化妆品及化工等领域。


赤藓糖醇工业上主要是用耐高渗酵母或其它主产赤藓糖醇的微生物发酵生产,选择适宜的育种方法、选育赤藓糖醇优产菌株是生产的关键。据文献报道,1950年Binkey和Wolform首次提出酵母菌可以产生赤藓糖醇。其后国内外学者就产赤藓糖醇菌株筛选进行了大量研究。范光先等筛选出一株单产赤藓糖醇的球状酵母OS-194,Marimuthu等从污泥中筛选得到一株耐高渗酵母P.tsukubaensisKN75,吴燕等筛选得到一株圆酵母Torulasp.,Lin等从蜂蜜中筛选出一株菌Moniliellasp.440,以上菌株均是通过葡萄糖高渗法从自然界直接分离得到的。


作者通过对产甘油耐高渗酵母进行紫外诱变处理产赤藓糖醇,为赤藓糖醇产生菌的筛选及产量提高提供了一条新的途径。


1实验


1.1材料、试剂与仪器


菌种:从自然界分离的产甘油耐高渗酵母CF4。


葡萄糖、浓硫酸,南京化学试剂有限公司;酵母膏,国药集团化学试剂有限公司;乙腈,汕头市西陇化工厂有限公司。以上试剂均为分析纯。


722型可见分光光度计,上海天普仪器有限公司;1100型高效液相色谱仪,美国Agilent公司。


1.2培养基


斜面培养基:葡萄糖20%,酵母膏1%,琼脂2%,pH值5~6。


发酵培养基:葡萄糖20%,酵母膏1%,尿素0.5%,pH值5~6。


种子培养基:葡萄糖20%,酵母膏1%,pH值5~6。


1.3方法


1.3.1菌株CF4生长曲线的测定


自新鲜的CF4斜面培养基挑取一环接种到液体种子培养基中,30℃、200 r·min-1培养,每隔2 h取样,离心,弃上清,收集菌体,将菌体重悬于蒸馏水中,反复2次,测定菌体密度OD600,以蒸馏水作为空白对照,绘制菌株CF4的生长曲线。


1.3.2菌悬液的制备


自新鲜的CF4斜面培养基挑取一环接种到盛有30 mL种子培养基的250 mL三角烧瓶中,30℃、200 r·min-1培养10~18 h。取5 mL种子液,3000 r·min-1离心10 min,弃上清,菌体用生理盐水洗涤2次,重悬于5 mL生理盐水中制成菌悬液。


1.3.3紫外诱变处理


开启20 W紫外灯,预热30 min,使波长稳定。将4 mL出发菌株的菌悬液分散于灭菌的培养皿中,在距紫外灯25 cm处,照射60 s、90 s、180 s、270 s、360 s,处理后的菌悬液被稀释至1×10-6。吸取0.2 mL稀释菌悬液涂布于含有培养基的平皿中,30℃培养箱中避光培养。


1.3.4突变菌株的筛选


待单菌落长出后,挑取菌落大、厚实的菌株分别接种到斜面培养基中,30℃培养48 h后,接种于30 mL/250 mL的发酵培养基中,30℃、200 r·min-1培养3 d,用薄层层析和高效液相色谱定性,筛选出产赤藓糖醇的菌株,然后按接种量8%移种于50 mL/250 mL发酵培养基中,30℃、200 r·min-1培养5 d,用高效液相色谱测定赤藓糖醇的产量,确定优势菌株。


1.4分析测试


1.4.1发酵液中赤藓糖醇和葡萄糖定性分析(薄层层析法)


用毛细管分别将标准品和样品在制好的薄层板上点样,放在正丁醇∶乙酸∶水=4∶1∶5的展开剂中上行4~5 h后显色,显色剂为高碘酸钠-联苯胺溶剂,将薄层板从展开缸中取出,烘干,浸入高碘酸钠溶液中,取出后再浸入联苯胺溶液中,烘干,观察薄层板上变化。


1.4.2发酵液中赤藓糖醇含量测定(高效液相色谱法)


色谱条件:色谱柱为Lichrospher 5-NH2(4.6 mm×250 mm);柱温30℃;流动相为乙腈-水(80∶10,体积比);流速1.0 mL·min-1;示差折光检测器,检测器温度为35℃。


测定方法:精密称取赤藓糖醇对照品0.5 g定容于10 mL容量瓶中,用流动相制成50.00 g·L-1的储备液,再将其稀释为0.50 g·L-1、1.00 g·L-1、2.00 g·L-1、4.00 g·L-1、6.00 g·L-1、8.00 g·L-1和10.00 g·L-1的标准溶液。每一浓度分别进样10μL,测定3次,取峰面积平均值,绘制标准曲线。


1.4.3紫外诱变处理后致死率的测定


采用平板计数法测定致死率:将紫外诱变处理前、后的菌液分别用生理盐水稀释至1×10-6,各吸取0.2 mL涂布于含有培养基的平皿中,以未处理的菌液作对照,30℃培养48 h,单菌落计数,计算致死率。


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