本发明属于生物发酵,具体涉及一种实现富硒酵母绿色循环生产的酵母及其应用。
背景技术:
1、硒(se)是一种毒性和必要性之间浓度差距很小的微量元素,对人体和动物的正常功能都至关重要。这种微量元素在抗氧化、调节免疫、参与甲状腺激素代谢等的生理功能方面发挥重要作用,可以预防癌症、心血管疾病和糖尿病。硒在自然界中存在形式主要是有机硒和无机硒两种,而人体所需的硒元素也通常采用有机硒和无机硒的形式进行补充,补充的方式及剂量对其的健康有着正面或负面的影响。虽然硒通常通过植物从土壤中吸收无机硒并将其转化为有机硒而进入食物链,但是获得的硒含量往往不足以满足人类和动物的发育需求。因此,在人体和动物的饮食中补充富含硒的食物是必要的。
2、富硒酵母是酵母在含有无机硒的培养基中进行培养,得到富含有机硒酵母。通过使用硒补充剂包括亚硒酸钠(na2seo3)、亚硒酸氢钠(nahseo3)等,通过生物转化,将无机硒与蛋白结合,形成硒代蛋氨酸等。酵母在适当的条件下,可以利用可溶性糖和有机酸产生高蛋白生物量,同时积累并将大量的硒转化为有机含硒化合物,其主要形式是硒代蛋氨酸,是人体和动物很好的硒源。
3、酵母富硒工业生产需要大量水源,每天产生大量废水,其中含有未转化的无机硒,对生物体有强毒性。目前,市面上富硒酵母发酵废液主要通过和其他原料混合、搅拌和烘干等操作,制成含硒肥料,再次利用。这种处理废液方式成本较高,需要专业机器设备,对于中小型工厂难以实现。
技术实现思路
1、发明目的:针对现有技术存在的问题,本发明提供一株能实现富硒酵母绿色循环生产的酿酒酵母(saccharomyces cerevisiae)hgl201,该酵母既有高富硒能力的同时,又有良好发酵性能,以解决富硒酵母发酵废液中无机硒回收再利用的高成本问题。
2、技术方案:为了实现上述目的,本发明所述一株能实现富硒酵母绿色循环生产的酿酒酵母(saccharomyces cerevisiae)hgl201,已保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心,保藏时间为2024年5月17日,保藏编号为cgmcc:30662。
3、本发明所述的具有高富硒能力的酿酒酵母hgl201在富硒酵母发酵废液绿色循环再生产中的应用。
4、其中,所述的具有高富硒能力的酿酒酵母hgl201在高度去除富硒酵母发酵液中无机硒的绿色循环生产中的应用。
5、具体应用步骤如下:
6、(1)一级种子制备:将酿酒酵母hgl201接种至平板培养基培养,挑选单菌落至试管培养基培养,再接种至液体摇瓶培养基培养;
7、(2)二级种子制备:将一级种子液接种二级种子培养基培养;
8、(3)高密度发酵:将二级种子液接入高密度发酵培养基中,上罐培养,通气搅拌,获得高生物量的酿酒酵母hgl201;
9、(4)发酵废液处理:将酿酒酵母hgl201加入发酵废液,调节ph,通气搅拌培养;
10、(5)发酵废液回收:离心收集上清液;处理后上清液可以代替发酵所需用水,直接带代替发酵培养基中的水,用于各类酵母高密度发酵。
11、其中,步骤(1)中将酿酒酵母hgl201接种至平板培养基培养,培养时间36-48h,培养温度28-30℃;挑选单菌落试管培养基培养,培养时间20-24h,培养温度28-30℃。以体积比2-3%接种量,接种至液体摇瓶培养基,培养时间20-24h,培养温度28-30℃;随后再次接入液体摇瓶培养基培养,接种量4-5%,培养时间20-24h,培养温度28-30℃。
12、其中,步骤(2)中将一级种子液接种二级种子培养基,接种量为5-10%,置于200-220rpm恒温摇床培养20-24h,培养温度28-30℃。
13、其中,步骤(3)中二级种子液离心后重悬,接入高密度发酵培养基,接种量为40-60g/l。上罐培养,通气搅拌,温度28-30℃,获得高生物量酿酒酵母hgl201。
14、其中,步骤(4)将步骤(3)所得酿酒酵母hgl201接入装有发酵废液的发酵罐中,接种量为湿重50-100g/l,上罐培养8-10h,ph调节至2.5-3.0,温度调节至40-45℃,转速200-300rpm。
15、其中,步骤(5)将上述酵母8000-9000rpm离心,收集上清液。将收集到上清液以不同比例用于高密度发酵。
16、其中,所述平板培养基组成成分按如下质量百分比:1-3%酵母粉、1.5-4%蛋白胨、1.5-4%葡萄糖和1.5-4%琼脂;所述试管培养基成分按如下质量百分比:1-3%酵母粉、1.5-4%蛋白胨、1.5-4%葡萄糖;所述摇瓶培养基成分按如下质量百分比:1-3%酵母粉、1.5-4%蛋白胨、1.5-4%葡萄糖。
17、其中,所述二级种子培养基组成成分按如下质量百分比:3-5%葡萄糖、0.1-0.5%kcl,0.1-0.5%mgso4,0.1-0.5%kh2po4,0.3-0.6%尿素,0.03-0.05%cacl2和0.01-0.05%ptm1。
18、其中,所述高密度发酵培养基底料组成成分如下(质量百分比):1.5-2.5%葡萄糖,0.5-0.8%kcl,0.5-0.8%mgso4,0.01-0.03%cacl2,1-3%尿素,1-3%kh2po4和0.4-0.5%ptm1溶液;高密度发酵培养基流加组成成分如下(质量百分比):3-5%葡萄糖,0.4-0.6%尿素,0.1-0.3%kh2po4,0.1-0.3%kcl,0.1-0.3%mgso4和0.4-0.5%ptm1溶液。
19、其中,所述发酵废液培养基组成成分如下(质量百分比):100%发酵废液。
20、其中,所述发酵底料培养基组成成分如下(质量百分比):0.5-0.8%葡萄糖,0.15-0.2%kcl,0.15-0.2%mgso4,0.003-0.005%cacl2和0.35-0.4%ptm1溶液;处理后的酵母生产废液(即上清液)不同比例替代发酵底料培养基配制用水;使用hcl和naoh将处理后的酵母生产废液(即上清液)ph调至6.0;所述的补料分批发酵培养基组成成分按如下质量百分比:20-25%葡萄糖,0.4-0.5%ptm1溶液,1-3%kh2po4和3-5%尿素。处理后的酵母生产废液不同比例替代补料分批发酵培养基配制用水。
21、有益效果:与现有技术相比,本发明具有如下优点:
22、本发明首次分离筛选到一株高度去除富硒酵母发酵废液中无机硒的酵母hgl201,该酵母既有高富硒能力的同时,又有良好发酵性能,可以有效处理酵母富硒工业生产中产生大量废水,并富集和转化其中的无机硒,实现富硒酵母工业生产废液重新利用。本发明的菌株hgl201通过生物吸附,处理酵母富硒生产废液中的主要毒害污染物无机硒,吸附酵母富硒生产废液中残留无机硒90%以上。
1.一株能实现富硒酵母绿色循环生产的酿酒酵母(saccharomyces cerevisiae)hgl201,已保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心,保藏时间为2024年5月17日,保藏编号为cgmcc:30662。
2.一种权利要求1所述的酿酒酵母hgl201在富硒酵母发酵废液绿色循环再生产中的应用。
3.根据权利要求2所述的应用,其特征在于,所述酿酒酵母hgl201优选在高度去除富硒酵母发酵液中无机硒的绿色循环生产中的应用。
4.根据权利要求2或3所述的应用,其特征在于,具体应用步骤如下:
5.根据权利要求4所述的应用,其特征在于,步骤(1)中将酵母hgl201接种至平板培养基培养,培养时间36-48h,培养温度28-30℃;挑选单菌落试管培养基培养,培养时间20-24h,培养温度28-30℃;以体积比2-3%接种量,接种至液体摇瓶培养基,培养时间20-24h,培养温度28-30℃;随后再次接入液体摇瓶培养基培养,以体积比接种量4-5%,培养时间20-24h,培养温度28-30℃。
6.根据权利要求4所述的应用,其特征在于,步骤(2)中将一级种子液接种二级种子培养基,接种量为体积比5-10%,置于200-220rpm恒温摇床培养20-24h,培养温度28-30℃。
7.根据权利要求4所述的应用,其特征在于,步骤(3)中将二级种子液离心后重悬接入高密度发酵培养基,接种量为40-60g/l,上罐培养,通气搅拌,温度28-30℃,获得高生物量酿酒酵母酵母hgl201。
8.根据权利要求4所述的应用,其特征在于,步骤(4)将步骤(3)所得酵母hgl201接入装有发酵废液的发酵罐中,接种量为湿重80-100g/l,上罐培养8-10h,ph调节至2.5-3.0,温度调节至40-45℃,转速200-300rpm。
9.根据权利要求4所述的应用,其特征在于,步骤(5)将上述酵母8000-9000rpm离心,收集上清液。
10.根据权利要求4所述的应用,其特征在于,所述平板培养基组成成分按如下质量百分比:1-3%酵母粉、1.5-4%蛋白胨、1.5-4%葡萄糖和1.5-4%琼脂,余量为水;所述试管培养基成分按如下质量百分比:1-3%酵母粉、1.5-4%蛋白胨、1.5-4%葡萄糖,余量为水;所述摇瓶培养基成分按如下质量百分比:1-3%酵母粉、1.5-4%蛋白胨、1.5-4%葡萄糖,余量为水;所述二级种子培养基组成成分按如下质量百分比:3-5%葡萄糖、0.1-0.5%kcl,0.1-0.5%mgso4,0.1-0.5%kh2po4,0.3-0.6%尿素,0.03-0.05%cacl2和0.01-0.05%ptm1,余量为水;所述高密度发酵培养基组成成分按如下质量百分比:1.5-2.5%葡萄糖,0.5-0.8%kcl,0.5-0.8%mgso4,0.01-0.03%cacl2,1-3%尿素,1-3%kh2po4和0.4-0.5%ptm1,余量为水;高密度发酵培养基流加组成成分按如下质量百分比:3-5%葡萄糖,0.4-0.6%尿素,0.1-0.3%kh2po4,0.1-0.3%kcl,0.1-0.3%mgso4,0.4-0.5%ptm1,余量为水。
