[发明专利]一种采用两阶段pH控制发酵生产花生四烯酸的方法

说明书

技术领域

本发明属于生物工程领域，涉及发酵过程控制，特别是一种两阶段pH控制策略，应用于花生四烯酸的发酵生产。

背景技术

花生四烯酸(Arachidonic acid，C20:4，简称ARA)，属于ω-6系列多不饱和脂肪酸(PUFAs)，对于维持人体正常的生理活动有着十分重要的作用。它不仅作为一种极为重要的结构脂类广泛存在于哺乳动物的组织器官中，而且是人体前列腺素合成的重要前体物质，具有广泛的生物活性和重要的营养作用，已经在食品、医药和化妆品领域得到广泛的应用。另外，花生四烯酸对婴儿的神经及生理的发育必不可少，对生长发育和视网膜的功能完善具有重要意义，被认为人类早期发育的必需营养素。卫生部在1994年正式批准,可在婴幼儿配方食品中添加花生四烯酸,1999年正式批准花生四烯酸作为新型营养强化剂。目前,花生四烯酸已经被世界卫生组织等国际权威机构推荐,作为营养补充添加到婴儿配方奶粉中。花生四烯酸的传统来源主要是鱼油、蛋黄、动物组织等，其缺点是含量低且产量不稳定，难以满足社会的大量需求。而微生物具有生长速度快、培养方式简单、油脂成分单一等特点，故利用微生物发酵是工业生产花生四烯酸的主流手段。高山被孢霉是被孢霉属的一种丝状真菌，由于其所含的油脂及花生四烯酸含量均较高，故利用高山被孢霉发酵产花生四烯酸具有很大的应用价值。

国内外学者利用高山被孢霉发酵产花生四烯酸的研究主要集中在两个方面：发酵条件的控制以及菌株的选育和分子改造。但究竟如何提高花生四烯酸产量还亟待研究。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施方式。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

鉴于上述和/或现有控制发酵生产花生四烯酸的方法中存在的问题，提出了本发明。

因此，本发明的一个目的是解决现有技术中的不足，本发明提供了一种采用两阶段pH控制发酵生产花生四烯酸的方法。

为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，本发明提供了如下技术方案：一种采用两阶段pH控制发酵生产花生四烯酸的方法，其以高山被孢霉为生产菌株，采用两阶段pH控制策略，发酵前期调节发酵液pH为4-6，待菌株由生长型转变至油脂积累型后调节发酵液pH为5-8进行发酵培养。

作为本发明所述的采用两阶段pH控制发酵生产花生四烯酸的方法的一种优选方案，其中：以高山被孢霉为出发菌株，接种至活化斜面，25℃培养7-8天后，加入无菌水后用接种环刮取斜面的菌丝体和孢子制备成孢子悬液，孢子悬液接种到种子培养基，25℃，200rpm培养36-40h；按10-15％的接种量接种至装有发酵培养基的发酵罐中进行发酵，发酵条件为：25℃，搅拌转速250rpm，空气流量为1.0-1.2m³/m³发酵液/min。

作为本发明所述的采用两阶段pH控制发酵生产花生四烯酸的方法的一种优选方案，其中：使用NaOH/HCl、氨水、氨气、硝酸铵或氢氧化铵控制初始发酵前期的pH为4-6；待发酵至油脂快速积累期时期，使用NaOH/HCl、氨水、氨气、硝酸铵或氢氧化铵控制调节pH至5-8，一直维持稳定于该pH持续到发酵结束。

利用本发明能显著提高花生四烯酸的产量。通过两个阶段分别控制pH，最终使花生四烯酸产量达到8.2g/L，提高了32％。同时，两阶段pH控制提高了葡萄糖和氮源的利用率，可以缩短发酵周期，降低生产成本。本发明所提供的两阶段pH控制发酵策略简单、经济、高效，不需要增加额外发酵设备，是根据菌体代谢特性调整相关的发酵工艺，实现花生四烯酸的快速积累，有着重要的工业应用价值，同时对其他产油真菌发酵生产微生物油脂有一定的指导意义。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面通过本发明的具体实施方式做详细的说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。