生物、医药和医疗器械技术

本发明公开了一种恒流弱电场胁迫下海水非灭菌高渗发酵甘油生产D‑阿拉伯糖醇的方法，使用过滤海水为发酵培养基的配制用水，发酵培养基未灭菌，在250～350mA恒流弱电场胁迫下，并通过补加底物甘油维持发酵体系渗透压在一恒定高渗水平，通过补加氨水维持发酵液pH为3.0左右，最终阿拉伯糖醇产量为105.8～121.7g/L，得率为0.37～0.40g/g，生产强度为0.72～0.85g/L/h，产量比分批发酵提升了58.7％～101.1％。本发明方法可大幅度提升D‑阿拉伯糖醇的发酵水平，并解决传统发酵工业对淡水资源的依赖，且大幅减少工业发酵能源消耗，过程易于操作、节能减排、经济环保，成本低廉、易于应用于工业化生产。

 解脂耶氏酵母(Yarrowia lipolytica)是近年来受到广泛关注的一类非常规酵母，因其具有极强的pH及高渗胁迫耐受性，广泛的非糖类疏水性碳源利用性，及可分泌产生多种关键代谢产物，被认定为一般公认安全菌株(GRAS，generally recognized as safe)广泛利用于多种生化物质的发酵生产。此外，甘油作为一种生物柴油行业的副产物，因其产量巨大且价廉易得，被作为一种非粮碳源广泛应用于发酵生产。目前，有研究报道解脂耶氏酵母可发酵甘油生产多种代谢产物，如1,3‑丙二醇、赤藓糖醇、甘露糖醇、有机酸、脂肪酸和单细胞蛋白等物质。但利用甘油高渗发酵生产阿拉伯糖醇鲜有报道。阿拉伯糖醇作为一种相容性物质，在细胞处于高渗胁迫环境时，会大量合成，用以抵御高渗胁迫导致的细胞失水。因此，高渗发酵可显著提升阿拉伯糖醇的产量。此外，高渗环境可极大的降低发酵过程中的染菌风险，从而提升发酵安全性，稳定产品质量，降低成本。

传统发酵工业是一个高能耗、高耗水的行业，能耗主要表现在培养基及设备高压灭菌阶段，而水耗主要表现在培养基的配制用水和冷却水的使用，且一般采用淡水资源，而我国又是一个淡水资源储备较为匮乏的国家，淡水资源的缺乏或水质条件欠佳严重制约着发酵工业的发展。

本发明的有益效果如下：

 1、本发明利用耐高渗解脂耶氏酵母菌株，能很好的以天然海水作为发酵用水，以及非粮底物甘油作为单一碳源，在恒流弱电场胁迫作用下，进行非灭菌发酵生产阿拉伯糖醇，利用此方法，一方面可解决阿拉伯糖醇发酵对淡水资源的依赖，另一方面可显著降低发酵过程中灭菌和冷却过程的能耗，极大的降低发酵成本。

2、本发明中甘油不仅作为发酵碳源，而且作为渗透压调节剂被补加至发酵体系中，可大幅度提升D‑阿拉伯糖醇的发酵水平。低pH及高渗透压可显著降低发酵过程杂菌污染风险，发酵结束后，与灭菌条件下发酵结果对比，未见杂菌污染及D‑阿拉伯糖醇产量明显下降。

 3、本发明方法易于操作、节能减排、成本低廉、易于应用于工业化生产，为D‑阿拉伯糖醇的工业化生物发酵生产提供必要的实践依据。生产的D‑阿拉伯糖醇安全可靠，是一种极具市场潜力的功能性产品，在食品、医药、化工领域具有广阔的应用前景。