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影响富硒酵母生产的几大因素
时间:2018/9/11 14:13:00   点击:110

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  硒是一种氧族元素,是人体及动物必需的微量元素,在过氧化物的分解、机体免疫力的调节等方面发挥着重要作用。过量食用硒对身体不利,但缺硒同样会引起许多疾病,如克山病等,而且硒还是谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)的组成成分,对维持该酶的抗氧化活性起着重要的作用。因此,世界卫生组织于1973年将硒定为人和动物必需的微量元素,同年,美国FDA(美国食品药品监督管理局)也批准亚硒酸钠和硒酸钠可作为饲料添加剂应用于动物养殖业。

  虽然无机硒也能参与肝脏中谷胱甘肽过氧化物酶的合成,对缺硒引起的疾病起到预防和治疗作用,但有机硒因具有硒利用率高、毒性低、对环境污染小等优点,更适宜作为补硒添加剂。

  通过生物富硒将无机硒转化为有机硒,是生产富硒食品的一种安全有效的方法,而富硒酵母是很常用且简便的一种生物富硒途径。富硒酵母一般含硒500—1500微克/克,其中有机硒占95%左右,主要以硒代氨基酸和硒蛋白的形式存在,少部分形成硒多糖和硒tRNA(转运RNA)。

  美国FDA(2007)对饲用富硒酵母是这样定义的:富硒酵母是指通过补料分批发酵方式培养的无活性干酵母,在发酵过程中逐渐加入甘蔗糖蜜与亚硒酸盐,以使亚硒酸盐对酵母生长速度的不利效应降到最低,并保证无机硒以最佳方式结合到酵母细胞的有机质中。残留的无机硒经冲洗程序去除,使其含量不超过富硒酵母终产品总硒量的2%。

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  培养基中硒浓度对富硒酵母生产的影响

  培养基中硒的浓度对酵母的生长和硒的吸收有很大的影响,在酵母菌的培养过程中,一般会经历适应期、对数生长期、稳定期和衰亡期四个阶段。由于硒是在酵母生长繁殖的过程中渗入到初级代谢产物中,因此对数生长期是硒元素吸收富集的最佳时期,到了稳定期以后,酵母的生长基本停止,代谢降低,乙醇等发酵产物开始积累,硒很难再渗入到细胞内。由于酵母细胞在对数生长期吸收硒的能力显著高于其他生长阶段,故在进入对数生长期前应添加无机硒。但是,高浓度的无机硒对酵母细胞具有一定毒性,特别是在适应期,由于酵母细胞数量少,对外界环境的变化比较敏感,添加的硒量不能太多,一般认为30微克/毫升的无机硒可对酵母的生长起强烈的抑制作用,因此加硒以分批添加为好。虽然酵母菌种不同,对硒的耐受性也不同,但起始硒浓度一般不应高于25微克/毫升。在发酵中期硒的添加量可适当增加以利于硒的富集。当然,有条件的最好采取流加的方式,缓慢、不断地流加低浓度无机硒。

  有研究表明,在发酵初期,控制培养基中硒浓度应在10微克/毫升水平,在对数生长期来临时,硒浓度提高至25微克/毫升,不仅能使硒酵母产量提高15.2%,而且还能有效地提高酵母细胞对硒的利用率,减少单质红硒沉淀的形成,使成品酵母有机硒含量达90%以上。同时也发现,先将啤酒酵母培养2小时,使其处于对数生长期,在以后的8—9小时中采用流加的方法逐渐加入亚硒酸钠,酵母细胞中硒浓度可达1200—1900微克/克。

  培养基成分对富硒酵母生产的影响

  培养基成分对富硒酵母的生长和硒的转化也有很大的影响。麦芽汁是酵母菌生长繁殖的理想培养基,但麦芽汁的浓度过高会显著影响富硒酵母的得率。因为在含糖量较高的情况下(40克/升,根据酵母菌种而异),即使在有氧的条件下培养,酵母的呼吸作用也会被部分抑制,从而促使可发酵性糖发酵生成乙醇(克拉勃脱效应)。因此在常规培养时,最好将麦芽汁稀释至糖浓度在4糖锤度(甜高粱茎秆汁液中所含的可溶性固形物的百分率,即糖分含量值)左右,并适当补充氮源以利于蛋白质合成。若要进行高密度酵母培养,最好用流加培养基的办法进行连续发酵或补料分批发酵。

  除了麦芽汁外,富硒酵母还可以用各种合成或半合成培养基来进行培养。在(硒代)甲硫氨酸和半胱氨酸的合成过程中,硒的掺入相对于硫来说无任何优势,因此在设计培养基时,在保证酵母不被抑制的前提下应适当增加硒的浓度,同时还应尽可能减少硫的含量,使硒在代谢过程中具有竞争优势,以增加硒代氨基酸的合成比例。在碳源的选择上,各地可因地制宜,选择一些廉价的糖类,如甘蔗糖蜜、淀粉水解液等。

  通气搅拌对富硒酵母生产的影响

  由于酵母菌是一类兼性厌氧微生物,在有氧条件下生长繁殖,而在缺氧条件下进行发酵。为了得到大量的富硒酵母菌体,培养时必须提供充足的氧气,最好在发酵罐内进行通气搅拌培养。实验室条件下,小规模制备硒酵母时也可用摇瓶培养,此时培养基装量以不超过1/5为宜(500毫升三角瓶中装100毫升培养基),摇床转速以200转/分钟为好。

  培养时间对富硒酵母生产的影响

  在富硒酵母的生产过程中,培养时间太短会导致酵母数量过低,时间太长则会导致菌体的死亡及自溶,而且还会降低设备利用率,增加成本。对于富硒酵母这类以菌体为主要培养目标的发酵,以稳定期的初期收获比较好。因此在进行正式发酵之前,有必要对所用酵母菌在选定的培养基中进行生长曲线的测定,以确定适宜的培养时间。

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