[發(fā)明專利]一種采用兩階段pH控制發(fā)酵生產(chǎn)花生四烯酸的方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510045230.4
• 申請(qǐng)日: 2015-01-28
• 公開（公告）號(hào): CN104651423A
• 公開（公告）日: 2015-05-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 常明;王興國(guó);金青哲;劉睿杰;黃健花;王小三;李翔宇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江南大學(xué)
• 主分類號(hào): C12P7/64
• 分類號(hào): C12P7/64;C12R1/645
• 代理公司: 無(wú)錫互維知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32236
• 代理人: 王愛(ài)偉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于生物工程領(lǐng)域，涉及發(fā)酵過(guò)程控制，特別是一種兩階段pH控制策略，應(yīng)用于花生四烯酸的發(fā)酵生產(chǎn)。

背景技術(shù)

花生四烯酸(Arachidonic?acid，C20:4，簡(jiǎn)稱ARA)，屬于ω-6系列多不飽和脂肪酸(PUFAs)，對(duì)于維持人體正常的生理活動(dòng)有著十分重要的作用。它不僅作為一種極為重要的結(jié)構(gòu)脂類廣泛存在于哺乳動(dòng)物的組織器官中，而且是人體前列腺素合成的重要前體物質(zhì)，具有廣泛的生物活性和重要的營(yíng)養(yǎng)作用，已經(jīng)在食品、醫(yī)藥和化妝品領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。另外，花生四烯酸對(duì)嬰兒的神經(jīng)及生理的發(fā)育必不可少，對(duì)生長(zhǎng)發(fā)育和視網(wǎng)膜的功能完善具有重要意義，被認(rèn)為人類早期發(fā)育的必需營(yíng)養(yǎng)素。衛(wèi)生部在1994年正式批準(zhǔn),可在嬰幼兒配方食品中添加花生四烯酸,1999年正式批準(zhǔn)花生四烯酸作為新型營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化劑。目前,花生四烯酸已經(jīng)被世界衛(wèi)生組織等國(guó)際權(quán)威機(jī)構(gòu)推薦,作為營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充添加到嬰兒配方奶粉中。花生四烯酸的傳統(tǒng)來(lái)源主要是魚油、蛋黃、動(dòng)物組織等，其缺點(diǎn)是含量低且產(chǎn)量不穩(wěn)定，難以滿足社會(huì)的大量需求。而微生物具有生長(zhǎng)速度快、培養(yǎng)方式簡(jiǎn)單、油脂成分單一等特點(diǎn)，故利用微生物發(fā)酵是工業(yè)生產(chǎn)花生四烯酸的主流手段。高山被孢霉是被孢霉屬的一種絲狀真菌，由于其所含的油脂及花生四烯酸含量均較高，故利用高山被孢霉發(fā)酵產(chǎn)花生四烯酸具有很大的應(yīng)用價(jià)值。

國(guó)內(nèi)外學(xué)者利用高山被孢霉發(fā)酵產(chǎn)花生四烯酸的研究主要集中在兩個(gè)方面：發(fā)酵條件的控制以及菌株的選育和分子改造。但究竟如何提高花生四烯酸產(chǎn)量還亟待研究。

發(fā)明內(nèi)容

本部分的目的在于概述本發(fā)明的實(shí)施例的一些方面以及簡(jiǎn)要介紹一些較佳實(shí)施方式。在本部分以及本申請(qǐng)的說(shuō)明書摘要和發(fā)明名稱中可能會(huì)做些簡(jiǎn)化或省略以避免使本部分、說(shuō)明書摘要和發(fā)明名稱的目的模糊，而這種簡(jiǎn)化或省略不能用于限制本發(fā)明的范圍。

鑒于上述和/或現(xiàn)有控制發(fā)酵生產(chǎn)花生四烯酸的方法中存在的問(wèn)題，提出了本發(fā)明。

因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明提供了一種采用兩階段pH控制發(fā)酵生產(chǎn)花生四烯酸的方法。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案：一種采用兩階段pH控制發(fā)酵生產(chǎn)花生四烯酸的方法，其以高山被孢霉為生產(chǎn)菌株，采用兩階段pH控制策略，發(fā)酵前期調(diào)節(jié)發(fā)酵液pH為4-6，待菌株由生長(zhǎng)型轉(zhuǎn)變至油脂積累型后調(diào)節(jié)發(fā)酵液pH為5-8進(jìn)行發(fā)酵培養(yǎng)。

作為本發(fā)明所述的采用兩階段pH控制發(fā)酵生產(chǎn)花生四烯酸的方法的一種優(yōu)選方案，其中：以高山被孢霉為出發(fā)菌株，接種至活化斜面，25℃培養(yǎng)7-8天后，加入無(wú)菌水后用接種環(huán)刮取斜面的菌絲體和孢子制備成孢子懸液，孢子懸液接種到種子培養(yǎng)基，25℃，200rpm培養(yǎng)36-40h；按10-15％的接種量接種至裝有發(fā)酵培養(yǎng)基的發(fā)酵罐中進(jìn)行發(fā)酵，發(fā)酵條件為：25℃，攪拌轉(zhuǎn)速250rpm，空氣流量為1.0-1.2m³/m³發(fā)酵液/min。

作為本發(fā)明所述的采用兩階段pH控制發(fā)酵生產(chǎn)花生四烯酸的方法的一種優(yōu)選方案，其中：使用NaOH/HCl、氨水、氨氣、硝酸銨或氫氧化銨控制初始發(fā)酵前期的pH為4-6；待發(fā)酵至油脂快速積累期時(shí)期，使用NaOH/HCl、氨水、氨氣、硝酸銨或氫氧化銨控制調(diào)節(jié)pH至5-8，一直維持穩(wěn)定于該pH持續(xù)到發(fā)酵結(jié)束。

利用本發(fā)明能顯著提高花生四烯酸的產(chǎn)量。通過(guò)兩個(gè)階段分別控制pH，最終使花生四烯酸產(chǎn)量達(dá)到8.2g/L，提高了32％。同時(shí)，兩階段pH控制提高了葡萄糖和氮源的利用率，可以縮短發(fā)酵周期，降低生產(chǎn)成本。本發(fā)明所提供的兩階段pH控制發(fā)酵策略簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、高效，不需要增加額外發(fā)酵設(shè)備，是根據(jù)菌體代謝特性調(diào)整相關(guān)的發(fā)酵工藝，實(shí)現(xiàn)花生四烯酸的快速積累，有著重要的工業(yè)應(yīng)用價(jià)值，同時(shí)對(duì)其他產(chǎn)油真菌發(fā)酵生產(chǎn)微生物油脂有一定的指導(dǎo)意義。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面通過(guò)本發(fā)明的具體實(shí)施方式做詳細(xì)的說(shuō)明。

在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是本發(fā)明還可以采用其他不同于在此描述的其它方式來(lái)實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似推廣，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實(shí)施例的限制。