解脂耶氏酵母菌(Yarrowia lipolytica)是一种非常规酵母,具有较高的分解各种底物的能力,主要分布在水果,奶酪,采油口及鱼类肠道等[4-5]。Y。lipolytica底物范围广泛,可利用疏水及亲水物质,同时对各种环境具有良好的适应性。Y。lipolytica还可以很好的降解硝基、有机磷酸盐及吸附重金属离子等,在环境保护也具有一定作用。此外,Y。lipolytica通过发酵能够产生各种底物,如有机酸、蛋白酶、脂肪酶、胞内油脂、糖醇等,其中Y。lipolytica能够耐受高渗环境并生成赤藓醇的特性,使其受到众多研究者的关注。同时Y。lipolytica对环境的高耐受性使得该菌可以利用粗原料作为发酵碳源,因此在工业生产中有着很好的应用潜力。
在众多的发酵产物中,赤藓醇具有良好的市场应用价值。赤藓醇,又名赤藓糖醇,是四碳糖醇的一种,其广泛存在与地衣,蘑菇,水果中。在发酵食物中如醋,酱油,啤酒中也发现存在着赤藓醇[6]。赤藓醇的热量极低,是一种绿色健康糖品,其甜度为蔗糖的70%-80%[7]。赤藓醇不能被细菌利用,具有良好的食用口感,但不会引起蛀牙。赤藓醇的另外一个重要特点是,被摄入人体后约有90%的赤藓醇随着尿液可以直接排出体外,(如图1-1所示),不会经过人体的代谢,因此不会引起血糖浓度或者胰岛素的变化,非常适合糖尿病人与肥胖病人食用,被称为“零热量甜味剂”,在功能食品加工和保健品中有着广泛的应用前景[8]。经过了大量的临床实验证明,赤藓醇即使每日大量服用也是十分安全的,WHO和FDA也认可赤藓醇是一种安全的食品添加剂[9]。此外赤藓醇在饮料、化妆品、保健品甚至化工方面都有着广泛的应用前景。主要的应用及效果见表一。
图1-1 “零热量”甜味剂论文网
表一 赤藓醇应用及效果
分类 用途实例 效果
调味剂 甜味剂 低热值 防蛀牙
婴幼儿食品 奶粉 无刺激性 无副作用
保健品 治片剂 溶解快 不吸湿
化妆品 香水 提高香水中香精的稳定性
饮料 酒精性饮料 促进酒精与水的相互溶解
清凉性饮料 改善甜味的品质
目前,赤藓醇生产工艺主要有三种,分别是生物提取赤藓醇,化学合成法生产赤藓醇和微生物发酵法生产赤藓醇。提取法主要是通过对自然界中的一些含有赤藓醇的生物中提纯获得,如藻类及蘑菇等,它们中赤藓醇的含量可达5%以上,但是这些菌类,藻类等同时也含有其它醇类物质,所以进行提取分离较为不易。化学合成法中主要是通过对赤藓糖或者酒石酸盐的还原来产赤藓醇,将丁烯二醇与过氧化氢在镍的催化下进行充分反应,加压至0。5 Mpa并使用氢气还原得到赤藓醇[10]。但是此方法转换率很低,生产成本又较高,污染严重,质量稳定性以及食品安全技术低,因此不适用于商业化生产现在此方法逐渐被淘汰。相对于以上两种方法,微生物发酵法优势凸显。研究者最先在发酵的蜜糖废液中发现了微量的赤藓醇,也由此引发了对此的一系列研究。并且微生物发酵法可以最大限度的降低环境的污染,也是目前各国主要研究的研究方向。常见能产赤藓醇的酵母菌株有Aureobasidium sp,此菌株在培养基中可见酵母形状和带有分子孢子的假丝菌体,经过紫外线照射和NTG处理后,赤藓糖还原酶在45℃和pH为6。5时活性最大,此时赤藓醇生产率达到1。82 g/l ▪h[11];利用紫外线或者EMS对Candida magnoliae进行诱变后,突变株首先利用果糖为碳源,此菌株可在高浓度果糖中产赤藓醇,生产力达到1。20 g/l ▪h[12]。Rymowicz等[13]利用Y。lipolytica发酵以甘油为碳源发酵得到170 g/l的赤藓醇。Pseudozyma tsukubaensis以葡萄糖为发酵碳源,玉米浆为氮源,在34℃下发酵,赤藓醇生产力达到1。65 g/l ▪h[14]。以上所提及的酵母菌种都具有耐高渗环境的特性,所以又属于耐高渗酵母,能够在浓度较高的含糖条件下生长,并生成赤藓醇。