纳他霉素发酵生产关键技术研究

纳他霉素是一种高效、广谱的抗真菌剂，能有效地抑制酵母菌和霉菌的生长，阻止丝状真菌中黄曲霉毒素的形成，而且无毒，不致突变、不致癌、不致畸、不致敏，并且由于纳他霉素的溶解度很低，可用其对食品表面进行处理以增加食品的保质期，却不影响风味和口感。1982年6月，美国正式批准纳他霉素作为食品添加剂。目前，包括中国在内，全世界有30多个国家批准将纳他霉素用于乳制品、肉制品、果汁饮料、葡萄酒等的生产和保藏。

目前纳他霉素发酵的水平较低，导致成本高、应用前景受到限制。因此，对纳他霉素发酵进行深入的研究和开发具有重要意义。卢诗瑶（2016）以纳塔尔链霉菌为研究对象，围绕如何有效提高纳他霉素产量的关键问题，在菌种诱变选育、发酵工艺优化和产品分离纯化等方面进行了研究。首先建立了3种纳他霉素检测和筛选方法，酵母抑菌圈法、紫外分光光度计法和高效液相色谱法(HPLC)。建立了磁场与Fe2+共同诱变纳塔尔链霉菌的新方法，并对其原理进行了初步探索。以纳塔尔链霉菌NT3作为出发菌株，硫酸链霉素作为抗性筛选剂，依次用紫外、低能离子束及磁场3种方法对其进行诱变育种，最终筛选到一株纳他霉素高产菌株MF7，具有优良的传代稳定性，产量达2.32 g/L，对比出发菌株提高了330%。对纳塔尔链霉菌高产菌MF7的摇瓶发酵条件进行了研究，对分离提纯工艺进行了初步研究。试验结果表明，采用甲醇法对发酵液中的纳他霉素进行初步提取和纯化，确定最佳提取条件：发酵液6 000 r/min离心20 min，进行固液分离，用甲醇做提取剂，固液比1∶4，pH为10.5，温度25℃充分搅匀。采用活性炭和旋转蒸发仪依次除去色素和甲醇，去离子水洗涤，10 000 r/min，离心20 min，烘干沉淀，得纳他霉素粗制品，回收率79.7%，纯度为95.6%。CN201610535130.4公开了一种纳他霉素微乳液的制备方法，包括如下步骤：1)将纳他霉素加入水中，调节pH为7～13，搅拌使其均匀分布或溶解于水中；2)将含酪蛋白物质加入水中，搅拌均匀分布后，调节pH至10～13；3)将经上述两步骤处理后的物质混合，于30～85℃下，搅拌形成澄清溶液；4)降温至0～30℃下，搅拌条件下用柠檬酸溶液调节体系的pH至6～8后，继续搅拌20～40 min，获得纳他霉素微乳液。CN201510346199.8公开了一种发酵生产纳他霉素的方法，该方法包括配制培养基，然后在放有培养基的发酵罐中接入纳塔尔链霉菌的种子培养物，在一定条件下进行发酵，在发酵过程中同时流加丙酸盐及还原糖。CN201410094966.6提供了一种纳他霉素针状结晶的制备方法：将纳他霉素加入水中，调pH值为1～3或11～13，搅拌使其完全溶解后，再于5～120 min内缓慢（太快或太慢都不利针状结晶的形成）调pH至4～10，继续搅拌20～40 min，获得纳他霉素针状结晶的悬浮液，悬浮液经干燥获得纳他霉素针状结晶。采用该发明方法所得到的样品在水或75%乙醇中悬浮稳定好，长时间不发生沉淀，从而方便使用，在食品防腐上具有较好的市场应用前景。CN201410027155.4涉及一种提高纳他霉素产量的方法，所述方法包括如下步骤：1）配置培养基，培养基由以下组分配制而成：淀粉45～55 g/L，黄豆饼粉25～35 g/L，酵母粉4～12 g/L，KH2PO40.01～0.1 g/L 和碳酸钙 1～5 g/L，灭菌前 pH 调至 6.8～7.4，118～125 ℃灭菌 25～30 min；2）在培养基中接入纳塔尔链霉菌F4-245的种子培养物，接种量8%～15%，在28～32℃进行发酵；3）在发酵至20～30 h时补加0.05%～0.3%正丙醇，继续发酵。CN201711315854.9公开了一种稳定的液体纳他霉素的生产制备工艺，包括以下步骤：1)发酵生产晶体20 μm以下的微小型纳他霉素；2)纳他霉素发酵液经过酶解预处理4～8 h；3)将步骤2)酶解后发酵液洗涤，收集得到微小型纳他霉素浆料；4)将洗涤好的浆料与纯化水1∶1搅拌均匀，形成液体纳他霉素；5)在液体纳他霉素中加入0.2%～2%的食用胶，继续搅拌使其充分溶解，这样便得到极其稳定的液体纳他霉素。CN 201210388590.0涉及一种从发酵液中分离纯化纳他霉素的方法：将纳他霉素发酵液用草酸调pH值后依次加入黄血盐和硫酸锌，再加入聚丙烯酸钠，经厢式隔膜压滤机过滤、超滤提纯后纳滤纯化、结晶、真空干燥后制得纳他霉素。

纳他霉素作为国际上唯一获得批准的高效、安全的抗真菌生物防腐剂，为食品防腐抗菌的研究与开发提供了颇有前景的材料。研究人员应该加深生物防腐剂的研发和应用，根据不同产品的生产工艺、配方和贮藏环境等开发出不同复合型生物防腐剂，并且精确评估其抑菌作用，保证消费者的健康饮食。