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功能糖醇和功能寡糖级联催化合成技术体系的创新和应用

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项目简介

低聚半乳糖是一类非消化性短链聚糖,低聚半乳糖具有优良的物理性质。具有很好的保湿效果以及高的溶解性能,在高温以及低pH值下很稳定,在180℃或者pH=3的条件下几乎不水解,每克的热量只有1.7Kcal。低聚半乳糖还具有优良的生理特性。它通过机体小肠不会被分解吸收,只有通过大肠的过程中才会被其中的有益菌群分解吸收,能显著的促进有益菌群的增殖,并合成对机体有益的挥发性短链脂肪酸。由于低聚半乳糖具有良好的物理性质与生理特性,欧美等发达国家早在十年前就批准其作为食品配料,在烘焙食品、发酵乳制品、乳粉(包括婴幼儿奶制品)、酿造品中添加使用。我国在2008年也批准其作为新资源食品,允许在乳粉中添加使用。随着低聚半乳糖的市场也逐年增加,研究其先进的生产方法就具有重要的价值,由于酶的成本较大,使用细胞直接发酵合成低聚半乳糖的方法也得到使用。一种采用米曲霉直接发酵乳糖合成低聚半乳糖的方法。该方法在含有碳源(包含20-40%底物乳糖)、氮源以及无机盐的液体培养基中培养米曲霉,曲霉细胞一边生长一边转化乳糖合成低聚半乳糖。该方法虽然不需要单独制备酶,但由于发酵培养基的成分复杂,细胞无法全部将加入的营养成分利用完全,而且还会产生初级或者次级代谢产物,因此发酵产物除了含有低聚半乳糖外,还含有其它未知成分,增加了低聚半乳糖分离的难度与成本本项目的目的在于克服现有的酶合成或细胞合成低聚半乳糖的不足之处,提供了一株合成低聚半乳糖的专用菌株及用其合成低聚半乳糖的方法。

技术/产品创新性

一、通过对合成功能糖醇的Yeast酵母的遗传改良,显著提高了功能糖的合成效率;二、通过酶表面固定技术,有效解决了合成功能糖醇后产生的大量酵母细胞生物质的利用问题;三、通过酵母生物精制技术,有效解决了功能糖醇提取后,产生的大量富含有机碳废液的利用问题;

知识产权情况

1、程海荣;李莉娟;安瑾;张乐彬;王犇;李云枫。合成海藻糖的专用菌株及其用于合成海藻糖的方法,申请号:201510599925.7。2、 程海荣;张乐彬;安瑾;李莉娟;王犇;李云枫。合成低聚果糖的专用菌株及其用于合成低聚果糖的方法,申请号201510599954.3。3、程海荣;安瑾;张乐彬;李莉娟;王犇;李云枫。合成低聚半乳糖的专用菌株及用于合成低聚半乳糖的方法,申请号201510600511.1。4、 程海荣;刘大文;王思绮。合成低聚异麦芽糖的解脂亚罗威酵母菌株及其合成方法,申请号201810455434.9。

行业情况

与现有技术相比,本发明具有如下有益效果:1.相比现有的曲霉细胞培养(米曲霉、黑曲霉等),本项目采用的解脂亚罗威酵母更容易进行液体深层培养发酵,更容易进行高密度培养以获得更多的细胞。而曲霉在培养过程中容易菌丝体成团,不容易高密度培养。2.由于解脂亚罗威酵母本身能高效率合成β-半乳糖苷酶,较其它野生型的酵母(如乳酸克鲁维酵母)合成酶的效率更高。因此,无需购买酶,能有效降低合成低聚半乳糖的成本。3.解脂亚罗威酵母可以被循环利用3-5次,转化乳糖合成低聚半乳糖,而采用游离的β-半乳糖苷酶只能被利用一次。4.解脂亚罗威酵母还可以来自发酵赤藓糖醇后经过过滤得到的废酵母泥,有效提高了资源的利用率。由于解脂亚罗威酵母来自于解脂亚罗酵母具备其合成赤藓糖醇的特性,同时又具备了合成低聚半乳糖的新性能。因此,可以先用其来合成赤藓糖醇,再用得到的酵母细胞用来转化乳糖合成低聚半乳糖,充分利用了酵母资源。

市场情况

近年来,随着人们生活水平的提高和生活节奏的加快,亚健康及肥胖人群不断增多。最新报告显示,2017年,全球约有4.25亿成人患糖尿病,数量最多的前3个国家分别为中国、印度和美国,分别为1.144亿、7290万和3020万。预计到2045年,全球将达到6.29亿,中国将达到1.198亿。目前,全球肥胖或超重人群已然超过20亿。《“健康中国2030”规划纲要》指出:“健康是促进人全面发展的必然要求,是经济社会发展的基础条件,是国家富强、民族振兴的重要标志”。健康中国已经上升到国家战略高度。功能糖以其独有的健康特性,不仅解决能人体对糖的生理需求,还能解决因摄入糖过量导致肥胖、糖尿病和“三高”人群增加的危害,符合人们日益增长的健康需要。其中低聚木糖作为健康糖,可有效调节肠道菌群、润肠通便、提高免疫力,用以肠道保健。木糖醇是一种健康的无糖甜味剂,具有防龋齿,不升血糖的作用,可广泛用于各类食品,并可作为保护肝脏的辅助治疗和预防剂。我国在2008年也批准其作为新资源食品,允许在乳粉中添加使用。随着低聚半乳糖的市场也逐年增加,研究其先进的生产方法就具有重要的价值。乳糖为原料合成低聚半乳糖的方法。

合作意向

技术融资

获得资助情况

其他国家项目, 国家自然科学基金

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