[發明專利]采用木質纖維素生產富含多不飽和脂肪酸油脂的方法

有效

• 申請號: 201810939296.1
• 申請日: 2018-08-17
• 公開（公告）號: CN108977470B
• 公開（公告）日: 2022-04-15
• 發明（設計）人: 崔球;劉亞君;李仁民;宋曉金;張慧丹
• 申請（專利權）人: 中國科學院青島生物能源與過程研究所
• 主分類號: C12P7/6427
• 分類號: C12P7/6427;C12P19/14;C12P19/02;C12R1/645
• 代理公司: 山東康裕律師事務所 37311
• 代理人: 傅培

針對現有技術所存在的問題，本發明提供了以木質纖維素類農林廢棄物為原料發酵高山被孢霉制備富含多不飽和脂肪酸的油脂的工藝。所述工藝包括預處理、糖化、高山被孢霉發酵和油脂提取等步驟。本發明中高山被孢霉的發酵階段采用溫度逐級降低的方法，可以顯著提高ARA產量，降低飽和脂肪酸在油脂中的比例，ARA占總油脂比例可達48％。與現有技術相比，本發明所述工藝采用了采用基于產纖維小體細菌的纖維素酶制劑實現木質纖維素的糖化，顯著降低了碳源成本和糖化階段的用酶成本，纖維素糖化效率為80％?90％。此外，木質纖維素糖化階段培養基與發酵培養基可循環使用，可以顯著節水和減少化學品使用，具有減少廢水排放和降低成本的顯著效果。

技術領域

本發明涉及微生物發酵工程領域，具體涉及一種利用木質纖維素原料培養高山被孢霉生產富含花生四烯酸等多不飽和脂肪酸的油脂的方法。

背景技術

高山被孢霉(Mortierella alapina)是結合菌綱毛霉目被孢霉科被孢霉屬絲狀真菌，廣泛分布于土壤、糞便及其他腐敗的有機物質中，是目前產花生四烯酸的真菌中唯一具有正式安全性評估的菌種(GRAS)。由于能積累相當比例的花生四烯酸(Arachidonic Acid,簡稱ARA或AA)，與同屬于被孢霉屬的深黃被孢霉受到廣泛關注，是公認的花生四烯酸生產優良菌株。花生四烯酸(Arachidonic Acid,簡稱ARA或AA)是一種人體必需的Ω-6長鏈多不飽和脂肪酸，必須從膳食中獲取。花生四烯酸是構成神經組織的重要結構脂成分，具有幫助神經系統信息傳遞、提高記憶力和視力等功能，尤其是可以促進嬰幼兒神經發育和視力發育。花生四烯酸也是人體內眾多二十碳衍生物(如：白三烯、前列腺素和前列環素等)的前體物質。此外，花生四烯酸的代謝產物在預防和治療腫瘤方面也具有廣泛的應用前景。

除了能積累花生四烯酸外，高山被孢霉還能積累亞油酸(LA)、亞麻酸(GLA)、二十碳五烯酸(EPA)等多不飽和脂肪酸。二十碳四烯酸也是一種重要的人體必需多不飽和脂肪酸。二十碳五烯酸(Eicosapentaenoic Acid，簡稱EPA)，是人體必需的Ω-3脂肪酸之一。已經證實，適量攝取EPA對治療冠狀動脈心臟病、高血壓和炎癥(例如風濕性關節炎)有效。鑒于花生四烯酸和二十碳五烯酸對人的神經和心血管方面等的重要作用，成年人尤其是中老年人適量補充將大有益處。然而，現有的高山被胞霉的發酵方法都是以玉米淀粉來源的葡萄糖作為主要碳源(如專利CN201510062057、CN201410222240、CN201310577448等)，因此葡萄糖的供給和原料成本是影響ARA和EPA產能和經濟性的主要限制因素。因此，開發低成本新型碳源以及配套的生物制備技術具有必要性和廣闊的應用前景。

木質纖維素是一類供應豐富且環境友好的可再生生物質，包括秸稈、廢紙漿、稻殼、酒糟等農林廢棄物。木質纖維素主要由纖維素、半纖維素和木質素三大部分組成。其中，纖維素是由葡萄糖組成的。因此，木質纖維素生物質是潛在的廉價葡萄糖原料，發展以木質纖維素原料為底物的葡萄糖酸鈉的生產方法，可以顯著降低ARA等多不飽和脂肪酸的生產成本，并同時解決農林廢棄物的綜合利用問題。

目前，木質纖維素制備多不飽和脂肪酸技術中，一般都是采用真菌來源的纖維素酶。例如，發明專利2013105714130采用真菌來源的纖維素酶、半乳糖苷酶和果膠酶對預處理后的秸稈進行水解，再利用水解液進行多不飽和脂肪酸的發酵生產。發明專利申請200910251734.6公開了“一種生產含有花生四烯酸的微生物油脂的方法”。該申請采用低能離子束誘變的方法，誘變篩選出可以高效利用木糖的高山被孢霉，以葡萄糖和木糖的混合糖作為碳源發酵生產富含花生四烯酸的微生物油脂。該發明采用廉價的木質纖維素水解糖中的木糖為發酵底物，經產油微生物轉化獲取油脂，將顯著降低微生物油脂生產成本。然而，該申請的核心是誘變改良高山被孢霉菌株，且并未公開如何得到木質纖維素水解糖；基于充分公開的原則，推斷其采用的是現有技術中的商業化的真菌來源的纖維素酶。