草酸脱羧酶的制备及其制品和应用的制作方法

文档序号:14071422阅读:485来源:国知局
本申请涉及一种草酸脱羧酶的制备及其制品和应用。技术背景草酸(oxalicacid)是一种分子式为c2o4h2、分子量为90.04的二元有机酸,存在于常见的绝大多数食物中,在特定食物(如菠菜或其它绿色蔬菜、竹笋、绿茶、可可豆、豆浆和咖啡等)中含量很高。草酸在生物体内为最终产物,不能被进一步分解,主要排泄方式是随尿液一起排出。人体中的草酸包括外源性草酸和内源性草酸,外源性草酸是指通过饮食摄入的草酸,内源性草酸是指人体肝脏自身代谢产生的草酸。肾结石高发人群的外源性草酸远远大于内源性草酸。当人体尿液中的草酸含量过高时,容易与钙离子形成不溶性的草酸钙晶体,草酸钙晶体很容易在膀胱、肾脏等器官内沉积形成结石。ii型高草酸尿症是指食源性草酸吸收异常,导致尿草酸较正常人偏高,是原发性高草酸尿症外导致结石的重要因素,因此,控制从饮食中摄取的草酸,很大程度上就可以降低尿草酸量,从而降低患结石风险。低草酸饮食或降解食物中草酸的防治草酸钙结石的策略在医学界已成为共识。饮食中草酸主要在胃中被释放出来,浓度也相对较高,非常有利于酶法降解去除,但是胃中的低ph值环境及胃蛋白酶对草酸降解酶的活力有很大的挑战,因此寻找能食用的,且在胃肠道ph值环境下能高效降解草酸的酶成为此治疗技术的关键。目前已发现的具有分解草酸功能的酶,有草酸脱羧酶(以下简称“oxdc”)、草酸氧化酶和草酰coa脱羧酶。oxdc的作用是催化草酸分解为甲酸和二氧化碳。迄今已知,已有报道的oxdc主要来自芽孢杆菌(bacillus)属、曲霉(aspergillus)属、金针菇(flammulinavelutipes),云芝(coriolusversicolor),白腐菌(trametesversicolor)等。其中除了金针菇具有食用历史外,其余的均不是食用菌,因此,大剂量,长时间的服用有潜在的风险。而且天然生长的菌中虽然含有草酸降解酶,但是其含量非常低,仅为1~5u/g干菌重,而要能达到口服后降低食源性草酸吸收的效果,人每次服用量要达到300u以上,所以天然生长或常规人工培养的食用菌无法满足要求。技术实现要素:为了解决现有技术中,田头菇属食用菌草酸脱羧酶正常表达量低,无法产业化的技术问题,本发明提供一种草酸脱羧酶的制备方法,还提供使用该方法制备的制品及其应用。本发明涉及一种草酸脱羧酶的制备方法,所述方法使用生物发酵技术手段,在0.001-50mm锰离子条件下,采用酸诱导表达,生产草酸脱羧酶。生产草酸脱羧酶用的菌种来源于田头菇属食用菌。在具体实施方式中,生产草酸脱羧酶用的菌种为田头菇属(agrocybe)食用菌菌种,包括:茶树菇(agrocybeaegerita),杨树菇(agrocybecylindracea),田头菇(agrocybepraecox(pers.)fayod),半圆田头菇(agrocybepediades(fr.)fayod),杨柳田头菇(agrocybesalicacola)等,优选为茶树菇(agrocybeaegerita),杨树菇(agrocybecylindracea),更优选为茶树菇(agrocybeaegerita)。在一个具体实施方式中,所述的草酸脱羧酶的制备方法,诱导产酶时调节发酵液ph值到ph值3.2~4.0、ph值3.0~3.6、ph值2.8~3.2、ph值2.6~3.0或ph值2.0~2.8;优选为ph值2.6~3.0或ph值2.8~3.2,更优选为ph值2.8~3.2;调节发酵液ph值用的酸为有机酸或无机酸,优选为磷酸,盐酸,柠檬酸,草酸,更优选为磷酸,盐酸。一个具体实施方式中,所述的草酸脱羧酶的制备方法诱导产酶时加入的含锰离子的物质包括mncl2、mnso4、mnco3、mn(no3)2和/或mn(ch3coo)2;加入的锰离子的浓度为0.001~0.1mm、0.1~1mm、1~2mm、2~4mm、4~6mm、6~10mm或10~50mm,优选浓度为1~2mm、2~4mm、4~6mm或6~10mm,更优选为2~4mm或4~6mm。在一个具体实施方式中,所述草酸脱羧酶的制备方法,诱导产酶阶段补加培养基,补料培养基成分中含有谷氨酸,精氨酸,天冬氨酸或者谷胱甘肽物质。在一个具体实施方式中,所述的草酸脱羧酶的制备方法,生产用的发酵罐类型为机械搅拌发酵罐或气升式发酵罐,优选为机械搅拌发酵罐。在一个具体实施方式中,所述的含草酸脱羧酶的酶粉的制备方法,发酵生产得到的发酵液经浓缩、纯化,脱除小分子物质后干燥成粉,即为含草酸脱羧酶的酶粉。在一个具体实施方式中,所述的含草酸脱羧酶的食用菌粉制备方法,发酵生产得到的菌丝体经过滤,洗涤,干燥,粉碎步骤制成细粉,即为含草酸脱羧酶的食用菌粉。在一个具体实施方式中,所述的含草酸脱羧酶的酶粉和含草酸脱羧酶的食用菌粉制备过程中的干燥方法为:喷雾干燥法、真空冷冻干燥法或真空干燥法。在一个具体实施例中,上述方法包括如下步骤:当液体发酵中菌体培养生长到固形物含量达到5~30%时,以每小时降低0.05~1个ph值单位的速率,缓慢调节发酵液ph值到ph值2.0~4.0之间,同时加入含锰离子的物质,进行诱导生产3~15天,产酶结束后,分别收集发酵液与菌丝体。在一个具体实施例中,上述方法包括如下步骤:1)以田头菇属真菌为菌种,采用液体发酵培养。种子培养基为:酵母粉,2~4g/l;大豆蛋白胨,1~3g/l;kh2po4,0.5~3g/l;mgso4·7h2o,0.2~2g/l;cacl2,0.1~1g/l;葡萄糖,10~30g/l;玉米淀粉,10~30g/l;维生素b15~20mg/l;调节培养基ph值5.0~6.0;种子液培养条件为:23~28℃、100rpm~350rpm,培养2~5天;2)将种子液菌丝球接种至发酵罐中进行发酵培养,发酵培养基成分如下:酵母粉,4~8g/l;大豆蛋白胨,2~6g/l;kh2po4,0.5~3g/l;na2hpo4,0.1~1g/l;mgso4·7h2o,0.2~2g/l;cacl2,0.1~1g/l;葡萄糖,10~30g/l;蔗糖,10~30g/l;玉米淀粉5~20g/l;维生素b15~20mg/l,调节培养基的ph值为ph值4.5-6.5;培养温度为23~28℃,接种后培养3~5天;3)当菌体生长到固形物含量达到5~30%时,以每小时降低0.05~1个ph值单位的速率,缓慢调节发酵液ph值到ph值2.0~4.0之间,同时加入含锰离子的物质,进行诱导生产3~15天,产酶结束后,分别收集发酵液与菌丝体。4)发酵液经浓缩、纯化,脱除小分子物质后干燥成粉,即为含草酸脱羧酶的酶粉;菌丝体经过滤,洗涤,干燥,粉碎步骤制成细粉,即为含草酸脱羧酶的食用菌粉。在一个具体实施例中,上述方法包括如下步骤:1)以田头菇属真菌为菌种,采用液体发酵培养,种子培养基为:酵母粉,2~4g/l;大豆蛋白胨,1~3g/l;kh2po4,0.5~3g/l;mgso4·7h2o,0.2~2g/l;cacl2,0.1~1g/l;葡萄糖,10~30g/l;玉米淀粉,10~30g/l;维生素b15~20mg/l;调节培养基ph值5.0~6.0;摇瓶装液量为20~30%;种子液传代放大时,采用机械方法将菌球打碎,以10%~30%的接种量转接下一级种子培养基中,种子罐培养条件为:23~28℃、100rpm~350rpm培养2~5天;2)种子液菌丝球经机械打碎后以10%~30%的接种量接种到机械搅拌式或气升式发酵罐中进行发酵培养,发酵培养基成分如下:酵母粉,4~8g/l;大豆蛋白胨,2~6g/l;kh2po4,0.5~3g/l;na2hpo4,0.1~1g/l;mgso4·7h2o,0.2~2g/l;cacl2,0.1~1g/l;葡萄糖,10~30g/l;蔗糖,10~30g/l;玉米淀粉5~20g/l;维生素b15~20mg/l,调节培养基的ph值为ph值4.5-6.5;培养温度为23~28℃,接种后培养3~5天,此阶段为菌体生长阶段,控制菌球的直径小于1mm,优选控制在小于500μm;3)诱导产酶阶段:当菌体生长到固形物含量达到5~30%时,以每小时降低0.05~1个ph值单位的速率,缓慢调节发酵液ph值到ph值2.0~4.0之间,同时加入含锰离子的物质,进行诱导生产3~15天,诱导过程中控制菌球大小不超过1mm,从诱导第2-4天开始补加补料培养基,产酶结束后,分别收集发酵液与菌丝体。4)发酵液经浓缩、纯化,脱除小分子物质后干燥成粉,即为含草酸脱羧酶的酶粉;菌丝体经过滤,洗涤,干燥,粉碎步骤制成细粉,即为含草酸脱羧酶的食用菌粉。本发明还涉及上述方法制备的草酸脱羧酶菌粉,锰离子含量大于4.56mg/100g或0.73mg/10000u。本发明还涉及上述方法制备的草酸脱羧酶酶粉,锰离子含量大于1.25mg/g或0.38mg/10000u。本发明还涉及上述草酸脱羧酶菌粉、草酸脱羧酶酶粉或两者的任意组合作为组分的食品、饲料、食品添加剂、饲料添加剂、保健品、特殊医学用途配方食品或药品。本发明还涉及上述草酸脱羧酶菌粉、草酸脱羧酶酶粉或两者的任意组合在制备预防或治疗人与动物的高草酸尿症及含草酸钙成分的尿路结石产品中的应用。与现有技术相比,本发明的有益技术:(1)与固体培养生产含草酸脱羧酶的食用菌相比,本发明通过发酵罐发酵手段,高效率,低成本的生产能在胃肠道环境中高稳定,高活力的草酸脱羧酶的酶粉及含草酸脱羧酶的食用菌粉。(2)本发明在0.001-50mm锰离子条件下,通过酸诱导表达技术,将食用菌的草酸脱羧酶含量较天然生长的食用菌草酸脱羧酶含量提高了上千倍,不经复杂浓缩,提纯工艺,直接食用发酵菌体,就可以达到降低食物草酸吸收,预防草酸钙尿路结石的目的。(3)本发明的菌球控制发酵技术,使大型真菌在发酵过程中的营养利用度不高,菌丝体品质不一,易产生芽孢,批间稳定性差等问题得到了非常好的解决。本发明专利筛选了大量的可食用材料,筛选耐低ph值及胃蛋白酶降解的草酸降解酶,且在ph值1.5~7.5条件下均有较高的草酸降解活性。经过严格筛选,田头菇属食用菌的草酸脱羧酶符合筛选要求。本专利申请人员经过生物发酵技术手段,采用在0.001-50mm锰离子条件下,经酸诱导生产方式,将食用菌中的草酸降解酶的含量提高了上千倍,从而几乎不需提取浓缩,直接服用食用菌粉或草酸脱羧酶粉就可以达到降低食源性草酸吸收预防高草酸尿症的目的。具体实施方式实施例1:不同诱导方式对草酸脱羧酶产量的影响本实施例阐述了不同的诱导方式对田头菇属真菌的草酸脱羧酶的产酶量的影响,具体操作如下:以茶树菇为菌种,采用摇瓶培养生产草酸脱羧酶,培养基配方为:酵母粉,4g/l;大豆蛋白胨,3g/l;kh2po4,2g/l;mgso4·7h2o,0.2g/l;cacl2,1g/l;葡萄糖,20g/l;玉米淀粉,10g/l;维生素b110mg/l;ph值5.0-6.0;摇瓶装液量为20-30%,121℃灭菌30分钟(维生素b1为过滤除菌,接种前加入培养基中)。将在pda平板上培养的茶树菇菌丝体,分别接种至3组(6摇瓶)灭菌后的液体培养基中,接种量保持一致,培养条件为:23-28℃、100rpm-350rpm培养2-5天。第1组(1和2号摇瓶)加入盐酸调节ph值至2.8-3.2,培养7-10天诱导产酶。第2组(3和4号摇瓶)加入盐酸调节ph值至2.8-3.2,同时加入1.0mm的mncl2溶液,培养7-10天诱导产酶。第3组(5和6号摇瓶)加入等体积的无菌蒸馏水,培养7-10天诱导产酶。产酶结束后,发酵培养物经高速匀浆器匀浆后,取混悬液测定草酸脱羧酶活力(酶活测定方法参考实施例9)。结果(表1)显示,酸诱导且添加锰离子组(第二组)的酶活力显著高于酸诱导组(第2组)以及对照组(第3组),酸诱导组亦显著高于对照组。表1:实施例2:菌球控制对酶活的影响本实施例通过对两个7l发酵罐的发酵对比提供了发酵过程中菌球控制对草酸脱羧酶酶活产量的影响。具体步骤如下:1)以茶树菇为菌种,采用摇瓶培养种子液,分为两份。种子培养基为:酵母粉,4g/l;大豆蛋白胨,6g/l;kh2po4,1g/l;mgso4·7h2o,0.5g/l;cacl2,0.1g/l;葡萄糖,20g/l;玉米淀粉,10g/l;维生素b110mg/l;ph值5.0~6.0;摇瓶装液量为20~30%,培养条件为:23~28℃、100rpm~350rpm培养3天作为种子液。一份种子液传代放大时,采用手持式乳化器的方法将菌球粉碎;另一份种子液传代放大时,不经乳化器粉碎直接转接。种子液均以10%~30%的接种量转接发酵培养基中;2)发酵培养基包括如下成分:酵母粉,4g/l;大豆蛋白胨,3g/l;kh2po4,2g/l;na2hpo4,1g/l;mgso4·7h2o,0.2g/l;cacl2,1g/l;葡萄糖,10g/l;蔗糖,20g/l;玉米淀粉5g/l;维生素b110mg/l,装液量为70%,调节培养基的ph值至4.5~6.5,培养基中葡萄糖和其他成分分开灭菌,葡萄糖灭菌条件为115℃,15min,其他成分和玻璃发酵罐一起灭菌,灭菌条件为121℃,25min。种子液接种到7l发酵罐后,两个发酵罐的起始培养基条件为:26℃,150rpm,通气量为3l/min,发酵过程中通过调节体系的转速和通气量控制体系的溶氧大于40%,发酵3天(72h)后开始进行诱导,加入磷酸调节培养基的ph值到2.8-3.2,同时加入mncl2使其终浓度为5mm诱导产酶,诱导时间为7天左右。在接种后不同时间点取样检测体系的菌丝和菌球大小,同时检测发酵液的酶活变化情况,具体如下(表2):表2:经过近10天的发酵,未控制菌球的发酵罐(7l-1)的酶活达到了15000u/l,而乳化控制菌球的发酵罐(7l-2)的酶活达到21500u/l;控制菌球与未控制菌球相比,最终的草酸脱羧酶酶活产量提高了43%。实施例3:本实施例提供了一种含草酸脱羧酶的酶粉和食用菌粉的制备方法,具体步骤如下:1)以茶树菇为菌种,采用摇瓶培养种子液,种子培养基为:酵母粉,4g/l;大豆蛋白胨,3g/l;kh2po4,2g/l;mgso4·7h2o,0.2g/l;cacl2,1g/l;葡萄糖,20g/l;玉米淀粉,10g/l;维生素b110mg/l;ph值5.0~6.0;摇瓶装液量为20~30%,培养条件为:23~28℃、100rpm~350rpm培养2~5天,种子液传代放大时,采用机械打碎的方法将菌球破碎,以10%~30%的接种量转接下一级种子培养基中;2)种子液菌丝球经机械打碎后以10%~30%的接种量接种到7l机械搅拌发酵罐中进行发酵培养,液体发酵培养基包括如下成分:酵母粉,4g/l;大豆蛋白胨,3g/l;kh2po4,2g/l;na2hpo4,1g/l;mgso4·7h2o,0.2g/l;cacl2,1g/l;葡萄糖,10g/l;蔗糖,20g/l;玉米淀粉5g/l;维生素b110mg/l,装液量为65~70%,调节培养基的ph值为4.5~6.5;培养温度为25~28℃,接种后培养3~5天,搅拌速度为150~350转/分钟,通过调节转速使溶氧(do)维持在30%以上;此阶段为菌体生长阶段,控制菌球的大小在小于1mm;3)诱导产酶阶段:当菌体生长到固形物含量达到5~30%时,以每小时降低1个ph值单位的速率,加入盐酸缓慢调节发酵液ph值到2.6~3.0之间,同时按锰离子终浓度为5mm加入mncl2,进行诱导生产3~15天,诱导过程中控制菌球大小不超过500μm,从诱导第3天开始补加补料培养基(大豆蛋白胨:70~90g/l,葡萄糖80~120g/l,含谷氨酸5mm),产酶结束后,分别收集发酵液与菌丝体;4)将发酵液和菌丝体通过板框过滤的方法进行固液分离,然后通过超滤浓缩的方法对发酵液上清进行浓缩,并将发酵液中的小分子物质去除,最终得到的含草酸脱羧酶的浓缩液,采用喷雾干燥的方法进行干燥,喷雾时加入酶保护剂,收集草酸脱羧酶酶粉。板框过滤得到茶树菇菌体,然后通过真空冷冻干燥的方法进行冷冻干燥,干燥后得到的干菌体,采用超微粉碎的方法,最终得到含草酸脱羧酶的食用菌粉。实施例4:本实施例提供了一种含草酸脱羧酶的酶粉和食用菌粉的制备方法,具体步骤如下:1)以茶树菇为菌种,采用摇瓶发酵培养种子液,种子培养基为:酵母粉,4g/l;大豆蛋白胨,3g/l;kh2po4,2g/l;mgso4·7h2o,0.2g/l;cacl2,1g/l;葡萄糖,20g/l;玉米淀粉,10g/l;维生素b110mg/l;ph值5.0~6.0;摇瓶装液量为20~30%,培养条件为:23~28℃、100rpm~350rpm培养2~5天,种子液传代时,采用机械打碎的方法将菌球破碎,以10%~30%的接种量转接下一级种子培养基中;2)种子液菌丝球经机械打碎后以10%~30%的接种量接种到7l气升式发酵罐中进行发酵培养,液体发酵培养基包括如下成分:酵母粉,4g/l;大豆蛋白胨,3g/l;kh2po4,2g/l;na2hpo4,1g/l;mgso4·7h2o,0.2g/l;cacl2,1g/l;葡萄糖,10g/l;蔗糖,20g/l;玉米淀粉10g/l;维生素b110mg/l,装液量为65~70%,调节培养基的ph值为4.5~6.5;培养温度为23~28℃,接种后培养3~5天,通过调节气流速度使溶氧(do)维持在30%以上;此阶段为菌体生长阶段,控制菌球的大小在小于1mm;3)诱导产酶阶段:当菌体生长到固形物含量达到5~30%时,以每小时降低1个ph值单位的速率,加入磷酸缓慢调节发酵液ph值到2.6~3.0之间,同时按锰离子终浓度为0.5mm加入mncl2,进行诱导生产3~15天,诱导过程中控制菌球大小不超过1mm,从诱导第3天开始补加补料培养基(大豆蛋白胨:70~90g/l,葡萄糖80~120g/l,含柠檬酸1g/l),产酶结束后,分别收集发酵液与菌丝体;4)将发酵液和菌体通过板框过滤的方法进行固液分离,然后通过超滤浓缩的方法对发酵液上清进行浓缩,并将发酵液中的小分子物质去除,最终得到的浓缩液,采用喷雾干燥的方法进行干燥,喷雾时加入蛋白保护剂,收集草酸脱羧酶酶粉。板框过滤得到茶树菇菌体,然后通过真空冷冻干燥的方法进行冷冻干燥,干燥后得到的干菌体,采用超微粉碎的方法,最终得到含草酸脱羧酶的食用菌粉。实施例5:本实施例提供了一种含草酸脱羧酶的酶粉和食用菌粉的制备方法,具体步骤如下:1)以杨树菇为菌种,采用摇瓶发酵培养种子液,种子培养基为:酵母粉,2g/l;大豆蛋白胨,1g/l;kh2po4,3g/l;mgso4·7h2o,1g/l;cacl2,0.1g/l;葡萄糖,30g/l;玉米淀粉,10g/l;维生素b15mg/l;ph值5.0~6.0;摇瓶装液量为20~30%,培养条件为:23~28℃、100rpm~350rpm培养2~5天,种子液传代时,采用机械打碎的方法将菌球破碎,以10%~30%的接种量转接下一级种子培养基中;2)种子液菌丝球经机械打碎后以10%~30%的接种量接种到7l机械搅拌罐中进行发酵培养,液体发酵培养基包括如下成分:酵母粉,8g/l;大豆蛋白胨,3g/l;kh2po4,1g/l;na2hpo4,1g/l;mgso4·7h2o,0.8g/l;cacl2,1g/l;葡萄糖,10g/l;蔗糖,30g/l;玉米淀粉15g/l;维生素b15mg/l,装液量为60~70%,调节培养基的ph值为4.5~6.5;培养温度为23~28℃,接种后培养3~5天,搅拌速度为150~350转/分钟,通过调节转速使溶氧(do)维持在30%以上;此阶段为菌体生长阶段,控制菌球的大小在小于1mm;3)诱导产酶阶段:当菌体生长到固形物含量达到5~30%时,以每小时降低0.5个ph值单位的速率,加入盐酸缓慢调节发酵液ph值到2.0~2.8之间,同时按锰离子终浓度为0.5mm的mnso4,进行诱导生产3~15天,诱导过程中控制菌球大小不超过500μm,从诱导第4天开始补加补料培养基(大豆蛋白胨:70~90g/l,葡萄糖80~120g/l,含甲酸2g/l),产酶结束后,分别收集发酵液与菌丝体;4)将发酵液和菌体通过板框过滤的方法进行固液分离,然后通过超滤浓缩的方法对发酵液上清进行浓缩,并将发酵液中的小分子物质去除,最终得到的浓缩液,采用喷雾干燥的方法进行干燥,喷雾时加入保护剂,获得草酸降解酶酶粉产品。板框过滤得到茶树菇菌体,匀浆后采用喷雾干燥的方法进行干燥,喷雾干燥机的入口温度为170~190℃,出口温度为80~95℃,其它参数根据喷雾干燥机的尺寸进行调节,最终得到含草酸降解酶的食用菌粉产品。实施例6:本实施例提供了一种含草酸脱羧酶的酶粉和食用菌粉的制备方法,具体步骤如下:1)以田头菇为菌种,采用摇瓶发酵培养种子液,种子培养基为:酵母粉,3g/l;大豆蛋白胨,2g/l;kh2po4,0.5g/l;mgso4·7h2o,1g/l;cacl2,0.1g/l;葡萄糖,20g/l;玉米淀粉,20g/l;维生素b120mg/l;ph值5.0~6.0;摇瓶装液量为20~30%,培养条件为:23~28℃、100rpm~350rpm培养2~5天,种子液传代时,采用机械打碎的方法将菌球破碎,以10%~30%的接种量转接下一级种子培养基中;2)种子液菌丝球经机械打碎后以10%~30%的接种量接种到7l气升式发酵罐中进行发酵培养,液体发酵培养基包括如下成分:酵母粉,6g/l;大豆蛋白胨,5g/l;kh2po4,0.5g/l;na2hpo4,0.1g/l;mgso4·7h2o,2g/l;cacl2,1g/l;葡萄糖,20g/l;蔗糖,15g/l;玉米淀粉20g/l;维生素b120mg/l,装液量为70%,调节培养基的ph值为4.5~6.5;培养温度为23~28℃,接种后培养3~5天,通过调节通气量使溶氧(do)维持在30%以上;此阶段为菌体生长阶段,控制菌球的大小在小于500μm;3)诱导产酶阶段:当菌体生长到固形物含量达到5~30%时,以每小时降低0.05个ph值单位的速率,加入柠檬酸缓慢调节发酵液ph值到3.2~4.0之间,同时按锰离子终浓度为0.001mm的mn(no3)2,进行诱导生产3~15天,诱导过程中控制菌球大小不超过1mm,从诱导第3天开始补加补料培养基(大豆蛋白胨:70~90g/l,葡萄糖80~120g/l,含谷胱甘肽10mm),产酶结束后,分别收集发酵液与菌丝体;4)将发酵液和菌体通过板框过滤的方法进行固液分离,然后通过超滤浓缩的方法对发酵液上清进行浓缩,并将发酵液中的小分子物质去除,最终得到的浓缩液,然后通过真空冷冻干燥的方法进行干燥,干燥后即得酶粉,获得草酸脱羧酶粉产品。板框过滤得到田头菇菌体,匀浆后采用喷雾干燥的方法进行干燥,喷雾时加入保护剂,最终得到含草酸脱羧酶的食用菌粉产品。实施例7:本实施例提供了一种含草酸脱羧酶的酶粉和食用菌粉的制备方法,具体步骤如下:1)以半圆田头菇为菌种,采用摇瓶发酵培养种子液,种子培养基为:酵母粉,3g/l;大豆蛋白胨,3g/l;kh2po4,1g/l;mgso4·7h2o,1g/l;cacl2,0.5g/l;葡萄糖,30g/l;玉米淀粉,10g/l;维生素b18mg/l;ph值5.0~6.0;摇瓶装液量为20~30%,培养条件为:23~28℃、100rpm~350rpm培养2~5天,种子液传代时,采用机械打碎的方法将菌球破碎,以10%~30%的接种量转接下一级种子培养基中;2)种子液菌丝球经机械打碎后以10%~30%的接种量接种到7l机械搅拌罐中进行发酵培养,液体发酵培养基包括如下成分:酵母粉,5g/l;大豆蛋白胨,6g/l;kh2po4,1g/l;na2hpo4,0.2g/l;mgso4·7h2o,2g/l;cacl2,0.1g/l;葡萄糖,30g/l;蔗糖,10g/l;玉米淀粉15g/l;维生素b115mg/l,装液量为60~70%,调节培养基的ph值为4.5~6.5;培养温度为23~28℃,接种后培养3~5天,搅拌速度为150~350转/分钟,通过调节转速使溶氧(do)维持在30%以上;此阶段为菌体生长阶段,控制菌球的大小在小于1mm;3)诱导产酶阶段:当菌体生长到固形物含量达到5~30%时,以每小时降低0.5个ph值单位的速率,加入磷酸缓慢调节发酵液ph值到2.8~3.2之间,同时按锰离子终浓度为2mm的mncl2,进行诱导生产3~15天,诱导过程中控制菌球大小不超过500μm,从诱导第3天开始补加补料培养基(大豆蛋白胨:70~90g/l,葡萄糖80~120g/l,含精氨酸20mm),产酶结束后,分别收集发酵液与菌丝体;4)将发酵液和菌体通过板框过滤的方法进行固液分离,然后通过超滤浓缩的方法对发酵液上清进行浓缩,并将发酵液中的小分子物质去除,最终得到的浓缩液,然后通过真空冷冻干燥的方法进行干燥,干燥后即得酶粉,获得草酸脱羧酶酶粉。板框过滤得到发酵菌丝体,然后通过真空冷冻干燥的方法进行冷冻干燥,干燥后得到的菌体,采用超微粉碎的方法,最终得到含草酸降解酶的食用菌粉产品。实施例8:本实施例提供了一种含草酸脱羧酶的酶粉和食用菌粉的制备方法,具体步骤如下:1)以杨柳田头菇为菌种,采用液体发酵培养,种子培养基为:酵母粉,3g/l;大豆蛋白胨,2g/l;kh2po4,2g/l;mgso4·7h2o,2g/l;cacl2,0.5g/l;葡萄糖,15g/l;玉米淀粉,25g/l;维生素b115mg/l;ph值5.0~6.0;摇瓶装液量为20~30%,培养条件为:23~28℃、100rpm~350rpm培养2~5天,种子液传代时,采用机械打碎的方法将菌球破碎,以10%~30%的接种量转接下一级种子培养基中;2)种子液菌丝球经机械打碎后以10%~30%的接种量接种到10l气升式发酵罐中进行发酵培养,液体发酵培养基包括如下成分:酵母粉,5g/l;大豆蛋白胨,6g/l;kh2po4,1g/l;na2hpo4,0.2g/l;mgso4·7h2o,2g/l;cacl2,0.1g/l;葡萄糖,30g/l;蔗糖,10g/l;玉米淀粉10g/l;维生素b115mg/l,装液量为60~70%,调节培养基的ph值为4.5~6.5;培养温度为23~28℃,接种后培养3~5天,通过调节通气速度使溶氧(do)维持在30%以上;此阶段为菌体生长阶段,控制菌球的大小在小于1mm;3)诱导产酶阶段:当菌体生长到固形物含量达到5~30%时,以每小时降低1个ph值单位的速率,加入草酸缓慢调节发酵液ph值到3.0~3.6之间,同时按锰离子终浓度为50mm的mn(ch3coo)2,进行诱导生产3~15天,诱导过程中控制菌球大小不超过500μm,从诱导第2~4天开始补加补料培养基(大豆蛋白胨:70~90g/l,葡萄糖80~120g/l,含天冬氨酸50mm),产酶结束后,分别收集发酵液与菌丝体;4)将发酵液和菌体通过板框过滤的方法进行固液分离,然后通过超滤浓缩的方法对发酵液上清进行浓缩,并将发酵液中的小分子物质去除,最终得到的浓缩液,然后通过真空冷冻干燥的方法进行干燥,干燥后即得酶粉,获得草酸脱羧酶酶粉。板框过滤得到茶树菇菌体,然后通过真空干燥的方法进行干燥,干燥后得到的菌体,采用超微粉碎的方法,最终得到含草酸脱羧酶的食用菌粉产品。实施例9茶树菇草酸脱羧酶的酶学特性本发明中采用hplc(highperformanceliquidchromatography,高效液相色谱法)方法测定草酸脱羧酶的活力。具体操作过程如下:将1.0ml5mm(毫摩尔浓度)草酸盐溶液(其中含25mm柠檬酸盐缓冲液,ph值值为3.0),在37℃预热10分钟后,加入0.01~0.1ml(根据酶浓度确定加入体积)含草酸脱羧酶的溶液或菌粉悬浮液开始反应。反应30分钟后,加入50μl2.5m(摩尔浓度)硫酸使酶失活。迅速离心并取上清液,用hplc测定残留草酸盐浓度。一个酶活力单位(u)定义为在此条件下,每分钟降解1个微摩尔草酸盐所需的酶量。将上述实施例3~8制得的含草酸脱羧酶的酶粉及食用菌粉用hplc方法测定草酸脱羧酶活力,结果如下:表3不同草酸脱羧酶的活力测定菌种酶粉活力(u/mg)食用菌粉酶活力(u/g)实施例3(茶树菇)50~90600~2354实施例4(茶树菇)45~80500~1890实施例5(杨树菇)30~72300~1420实施例6(田头菇)5~810~220实施例7(半园田头菇)80~130650~2624实施例8(杨柳田头菇)72~127800~3100以茶树菇为例,将天然培养的茶树菇菌体,液体发酵培养的茶树菇菌体(诱导前/诱导后)样品,分别称取相同重量后,加相同体积的纯水,用高速匀浆机匀浆,测定匀浆液的酶活力,结果如表4所示。结果表明,经本专利方法诱导发酵后,草酸脱羧酶的产量得到大幅度提高,较天然茶树菇菌体或未诱导的液体发酵茶树菇菌体,活力提高上千倍。表4.天然茶树菇,发酵茶树菇(诱导/未诱导)的酶活力对比酶活(u/g)天然茶树菇粉1~5发酵茶树菇粉(未诱导)1~3诱导产酶发酵茶树菇粉600~2354实施例10不同食用菌种草酸脱羧酶产量的比较对实施例3-8中茶树菇、杨树菇、田头菇、半圆田头菇以及杨柳田头菇进行发酵培养的草酸脱羧酶进行产量的对比,研究不同菌种草酸脱羧酶的发酵得率。发酵产量如表5所示,茶树菇与杨树菇的酶产量显著优于其他三种食用菌菌种,半圆田头菇与杨柳田头菇的草酸脱羧酶虽然比活力较茶树菇和杨树菇高,但是其发酵生长特别缓慢,菌体量非常少。从发酵的经济性上,选择茶树菇和杨树菇是最合适的生产菌种。本发明人也会继续优化发酵条件,继续提高草酸脱羧酶的产量。表5.不同菌种的草酸脱羧酶产量比较菌种酶活力(u/l)菌体量(g/l)茶树菇15000-3000012-30杨树菇8000-2100010-22田头菇200-15006-13半圆田头菇5500-132004.6-8.2杨柳田头菇6100-145004.4-7.2实施例11发酵条件的中试放大本实施例提供了一种含草酸脱羧酶的酶粉和食用菌粉的放大生产工艺,具体步骤如下:1)i级种子液制备阶段:以茶树菇为菌种,采用摇瓶发酵培养,种子培养基为:酵母粉,2~4g/l;大豆蛋白胨,1~3g/l;kh2po4,0.5~3g/l;mgso4·7h2o,0.2~2g/l;cacl2,0.1~1g/l;葡萄糖,10~30g/l;玉米淀粉,10~30g/l;维生素b15~20mg/l;ph值5.0~6.0;种子液传代时,种子培养条件为:23~28℃、100rpm~350rpm培养2~5天;2)ii级种子液制备阶段:采用50l发酵罐进行ii级种子液培养,培养基与i级种子液培养基相同。121℃蒸汽灭菌30min后,冷却至23~28℃,将摇瓶培养的i级种子液用机械打碎的方法将菌球破碎至1mm以下,以10%~30%的接种量转接ii级种子培养基中,培养条件为:23~28℃、100rpm~350rpm培养2~5天。2)发酵阶段:ii级种子液菌丝球经机械打碎后以10%~30%的接种量接种到500l机械搅拌发酵罐中进行发酵培养,发酵培养基包括如下成分:酵母粉,4~8g/l;大豆蛋白胨,2~6g/l;kh2po4,0.5~3g/l;na2hpo4,0.1~1g/l;mgso4·7h2o,0.2~2g/l;cacl2,0.1~1g/l;葡萄糖,10~30g/l;蔗糖,10~30g/l;玉米淀粉5~20g/l;维生素b15~20mg/l,装液量为60~70%,调节培养基的ph值为4.5~6.5;培养温度为23~28℃,接种后培养3~5天,通过调节搅拌速度使溶氧(do)维持在30%以上;此阶段为菌体生长阶段,控制菌球的大小在小于1mm;3)诱导产酶阶段:当菌体生长到固形物含量达到5~30%时,以每小时降低0.5~1个ph值单位的速率,加入磷酸缓慢调节发酵液ph值到2.8~3.2之间,同时按锰离子终浓度为2.5mm的mncl2,进行诱导生产3~15天,诱导过程中控制菌球大小不超过1mm,从诱导第2~4天开始补加补料培养基(大豆蛋白胨:70~90g/l,葡萄糖80~120g/l,含精氨酸20mm),产酶结束后,分别收集发酵液与菌丝体;4)将发酵液和菌体通过板框过滤的方法进行固液分离,然后通过超滤浓缩的方法对发酵液上清进行浓缩,并将发酵液中的小分子物质去除,最终得到的浓缩液,然后通过真空冷冻干燥的方法进行干燥,干燥后即得酶粉,获得酶粉。板框过滤得到茶树菇菌体,然后通过真空干燥的方法进行干燥,干燥后得到的菌体,采用超微粉碎的方法,最终得到含草酸脱羧酶的食用菌粉产品。实施例12发酵与原生的草酸脱羧酶粉锰离子含量的比较将市售的田头菇属食用菌(茶树菇,杨树菇,田头菇等食用菌的新鲜及干制品,不同地区,共20种)经清水洗净后,用剪刀剪碎,置于干净的陶瓷研钵中,加入液氮研磨成粉状,加入ph值3.0的缓冲液,继续研磨成糊状,15000g离心10分钟,分别取上清液及沉淀部分置于新的容器中,沉淀部分经冻干后为含草酸脱羧酶的菌粉,上清液经冻干后为含草酸脱羧酶的酶粉。将制备的天然田头菇属食用菌粉和酶粉与实施例3-8中发酵制备的含草酸脱羧酶的酶粉与菌粉一起测定锰离子含量。结果如下(表6):表6.锰离子含量由表6可以看出,本发明所制备草酸脱羧酶制品,与天然草酸脱羧酶制品相比,锰离子含量会高出3倍以上,但是仍然在安全范围内。实施例13草酸脱羧酶用于降低茶水中的草酸取市售绿茶和红茶各20克,放入90~95℃热水中泡5分钟后滤去茶叶,待水温降至50℃以下,调ph值至3.0~4.0,然后加入20活力单位的草酸脱羧酶,搅拌反应2h,在不同时间茶中草酸盐浓度的检测结果如表7所示。结果表明,2h后绿茶和红茶水中的草酸盐几乎被全部除去。本发明制得的草酸脱羧酶不仅适合于制造无草酸瓶装茶水,冰茶或茶冲剂等,也适合于除去许多中药制剂中的草酸盐。表7:0分钟10分钟30分钟60分钟120分钟绿茶100%65%27%5%3%红茶100%59%32%6%2%实施例14菌粉及酶粉对降低狗的尿草酸水平试验6只比格犬,雄性,体重7~8kg,购买自湖北安陆瑞科森实验动物有限公司,饲养于标准独立犬笼中,适应3~5天后,饲喂配制的无草酸食物(无ox犬粮),收集24h尿液,测定尿草酸总量,待尿草酸稳定后连续测定5天,取平均值记为低草酸排泄量,然后喂食市售普通食物(普通犬粮),收集尿液,连续5天测定尿草酸排泄量,取均值记为正常草酸排泄量,然后在喂食市售普通食物的同时,依次喂食含1000u草酸脱羧酶的茶树菇酶粉和食用菌粉样品,每种样品测试期均为5天,收集尿液,测定尿草酸排泄量,取测试期5天尿草酸总量均值记为尿草酸排泄量,测试不同形式的草酸脱羧酶降解食物中草酸的能力。结果表明,含草酸脱羧酶的茶树菇食用菌粉和酶粉均具有明显的降低尿草酸排泄量效果,几乎与无草酸食物饮食的效果一致,可以用来治疗食源性高草酸尿症。6只比格犬,雄性,体重7~8kg,购买自湖北安陆瑞科森实验动物有限公司,饲养于标准独立犬笼中,适应3~5天后,饲喂配制的无草酸食物,收集24h尿液,测定尿草酸总量,待尿草酸稳定后连续测定5天,取平均值记为低草酸排泄量,然后喂食市售普通食物(普通犬粮),收集尿液,连续5天测定尿草酸排泄量,取均值记为正常草酸排泄量,然后在喂食市售普通食物的同时,分别依次喂食500u,1000u,2000u,3000u的含茶树菇草酸脱羧酶的食用菌粉,每种样品测试期均为5天,收集尿液,测定尿草酸排泄量,测试不同剂量的茶树菇草酸脱羧酶降解食物中草酸的能力。结果表明,随着喂食草酸脱羧酶剂量的增加,降解草酸能力逐步加强,当喂食剂量达到2000u以上时,尿草酸的排泄量较无草酸食物还要低,表明体内代谢的部分草酸也可以被茶树菇草酸降解酶降解。因此,含草酸降解酶的茶树菇食用菌粉或酶粉可以应用于治疗原发性高草酸尿症。当前第1页12
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