赤藓醇在自然界中含量不高,所以我们需要研究出获得赤藓醇的最优方法,目前能获得大量赤藓醇的方法是化学法和微生物发酵法。但是,镍是赤藓醇化学合成的催化剂,在高温中化学反应后能够生成双醛淀粉,造成环境污染,因此难以实现其工业化[5]。目前,赤藓醇工业生产主要是通过短梗霉属(Aureobasidium sp。)和链霉属(Pseudozyma tsukubaensis)以葡萄糖为原料发酵合成[6]。近年来木兰假丝酵母(Candida magnoliae)[7],三角酵母(Trigonopsis variabilis)[8],丛梗孢属(Moniliella sp。)[9],解脂耶氏酵母(Yarrowia lipolytica)[10,11]这样的一些耐高渗透压的赤藓醇发酵菌株被发现,其中Y。 lipolytica因其诸多优点获得了越来越多的关注[10,11,12],与其他赤藓醇发酵工艺相比,Y。 lipolytica发酵工艺具有更广泛的原料范围,并且生产菌株及发酵过程不会对人类健康产生危害[13]。事实上,作为一个传统的细胞工厂,Y。 lipolytica已用于多种产品的制造,如利用不同的技术手段生产蛋白质、脂肪及有机酸[14,15,16]。在之前的研究中,Y。 lipolytica可在特定的培养系统中将纯甘油或粗甘油转化为赤藓醇。目前,许多研究通过发酵条件优化或菌种突变来提高赤藓醇发酵产量及生产力[11,17]。
Y。 lipolytica发酵赤藓醇的过程中还存在另一重要产物柠檬酸。柠檬酸的化学名称是2-羟基丙烷-1,2,3-三羧酸。由于柠檬酸具有调节pH、作为酸味剂、具有螯合作用的特点,柠檬酸是一种主要的酸味剂,所以其也具有很好的市场前景。其中它调节pH值的特性不但可以起到调味的作用而且还能同时保持食品的品质,而柠檬酸的螯合作用能够有效的清除一些有害金属。它的调节pH作用和螯合作用都可以用来增加速冻食品加工时抗氧剂的性能,从而通过降低酶的活性来实现延长食品的保质期的作用。在一些水果罐头中如果添加柠檬酸的话就能够有效的保留水果的原有滋味,降低水果罐头的pH也就是水果罐头的酸味,使罐头中的微生物的抗热性减弱以此抑制微生物的生长,从而防止在一些酸度偏低的果类罐头中容易发生的菌类滋生性胀罐或者破坏。在一些加工蔬菜罐头中,因为许多蔬菜是碱性的,所以如果加入柠檬酸作为pH调节剂就能起到调味和保持品质的作用。柠檬酸还能防止酶和金属催化所引起的氧化作用来防止水果罐头变质。柠檬酸在很多方面都有极其重要的用途,如化妆品业、食品加工业、服装业、日化用品业等。虽然柠檬酸的需求量会受季节气候的变化的影响,但这撼动不了其在碳酸饮料、果汁饮料、乳酸饮料等清凉饮料和腌制品等产品中不可替代的位置。而在一些如果酱、果冻等凝胶食品中,柠檬酸起到以使果胶分子间氢键结合为凝胶的方式来大大的降低果胶的负电荷。文献综述
由此可见,柠檬酸和赤藓醇的市场前景不仅在国内乃至国际上都是值得期待的,因此,本实验中我们通过控制发酵方式实现二者的联产。我们在前期实验中,从海洋环境中分离出一株Y。 lipolytica M53,该菌株是发酵产柠檬酸的优良菌株[23-25]。当Y。 lipolytica M53在柠檬酸发酵培养基中培养时,可产生大量的柠檬酸。而当该菌在赤藓醇发酵培养基中生长,则产生大量赤藓醇,此外其赤藓醇产量与已报道的大部分其他微生物的赤藓醇产量相当。以往的实验中,Y。 lipolytica的发酵底物多为葡萄糖,因而发酵成本较为昂贵。事实上,Y。 lipolytica的碳源范围极为广泛,既能够利用亲水碳源,又能够利用疏水性碳源,因此在本实验中,我们首次尝试利用大豆油为原料实现产物发酵。通过对氯化钠、硫酸铵、Cu2+和Mn2+的浓度进行发酵优化,尝试探究一种发酵培养基能够同时实现柠檬酸及赤藓醇的联产,提高该工艺的工业应用潜力。