[發明專利]一種基于溶氧與pH調控高山被孢霉產EPA的發酵方法

有效

• 申請號: 201910205750.5
• 申請日: 2019-03-18
• 公開（公告）號: CN109811017B
• 公開（公告）日: 2021-09-24
• 發明（設計）人: 陳海琴;唐鑫;陳衛;黃明旺;趙建新;張灝;陳永泉
• 申請（專利權）人: 江南大學
• 主分類號: C12P7/64
• 分類號: C12P7/64;C12R1/645
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產權代理有限公司 23211
• 代理人: 林娟

本發明公開了一種基于溶氧與pH調控高山被孢霉產EPA的發酵方法，屬于微生物發酵領域。本發明采用適宜的富氧空氣策略滿足菌體生長及產物積累的溶氧需求；在菌體生長期利用氨水調控pH，同時也起到了部分N源的作用，促使菌體快速生長；此外，采用分階段調控pH的策略在菌體生長階段與脂質積累階段分階段調控適宜的pH，進一步提高了EPA產量。整個發酵采用分批補料的發酵方式，其中初始葡萄糖濃度為30g/L，通過補料維持殘糖濃度10?30g/L。在7.5L發酵罐中發酵10天最終得到DCW 41.2g/L，總脂占菌干重31.5％，EPA占總脂26.7％，EPA產量可高達3.47g/L。

技術領域

本發明涉及一種基于溶氧與pH調控高山被孢霉產EPA的發酵方法，屬于微生物發酵領域。

背景技術

EPA(全順式-5、8、11、l4、17-二十碳五烯酸)在抗炎、抗癌、抗凝血、調節細胞活性因子以及促進神經系統的發育和組織的形成等方面有重要作用。EPA主要來源于深海魚，由于海洋魚類資源的有限性、提取工藝的復雜性以及海洋污染等眾多缺點，微生物油脂成為研究熱點。其優點是顯而易見的：原料豐富、周期短、價格便宜、占地面積小、不受氣候影響等。其中高山被孢霉油脂含量豐富，是花生四烯酸(Arachidonic acid，C20:4)的工業化生產菌株，經過FDA的安全認證，同時也是EPA工業化的潛力菌株之一。

經研究發現，被孢霉屬的微生物能夠通過發酵生產EPA。發明人所在的課題組在研究過程中發現，高山被孢霉在發酵過程中EPA的生產能力受到限制，底物葡萄糖濃度在發酵初期為50g/L，至發酵結束還余20g/L，葡萄糖消耗受到抑制。為提高EPA的生產能力，提供新的發酵策略是十分必要的。

高山被孢霉為專性好氧微生物，發酵過程中需要的溶氧量可能對菌株的代謝能力起到重要影響，溶氧過高可能會對菌體造成氧化應激反應，溶氧不足又無法滿足菌體的生長，故提高EPA的產量需要將溶氧量控制在合理范圍內。

pH是發酵過程的重要參數，pH值的變化會引起各種酶活力的改變，影響基質的利用速度和細胞結構，以致于影響菌體的生長和產物的合成。pH值通過影響菌體細胞膜電荷的狀況，改變膜的滲透性，從而影響菌體對營養物質的吸收和代謝產物的形成等。因此，選擇適宜的pH對于發酵過程至關重要。

發明內容

本發明的目的是提供一種利用高山被孢霉高效產EPA的發酵方法，所述方法為采用溶氧與pH綜合調控分批補料發酵。

本發明中所述溶氧調控的策略為：整個發酵過程中通入富氧空氣維持體系DO在10％-50％。

本發明中所述pH調控的策略為：在菌體生長期(0-96h)利用14％(v/v)氨水溶氧作為堿液調控pH，氨水同時作為部分N源，有利于菌體生物量的積累。

本發明的一種實施方式中，所述分階段調控pH是：在菌體生長期調控pH為5.8～6.2，在產物積累期調控pH為6.3～6.8。

本發明的一種實施方式中，所述分批補料發酵是指初始葡萄糖溶液30g/L，發酵過程中通過分批補加控制殘糖濃度在10-30g/L。

本發明的一種實施方式中，所述菌體生長期包括接種后第0～96h。

本發明的一種實施方式中，所述產物積累期在菌體生長期之后。

在本發明的一種實施方式中，所述產物積累期為接種后第96～發酵末期。

本發明的一種實施方式中，所述高山被孢霉(Mortierella alpina)為高山被孢霉CCFM 698，保藏在中國微生物菌種保藏管理委員會普通微生物中心，保藏編號為CGMCCNo.11820，已于2017年公開于公開號為CN106754436A的專利申請文件中。

本發明的一種實施方式中，所述方法具體包括以下步驟：