[发明专利]一种控制菌丝体生长形态的方法

说明书

本发明涉及生物工程技术领域，尤其涉及一种控制菌丝体生长形态的方法，所述方法包括：在丝状真菌发酵过程的菌丝体生长阶段，向发酵液中添加法尼醇，并继续发酵以获得球状的丝状真菌菌丝体；其中，所述法尼醇添加的终浓度为150‑1000μM。所述方法能够高效便捷地控制丝状真菌发酵过程中的生长形态，提供丝状真菌的发酵产率，且该方法操作简单，普适性强，适宜在工业生产中放大。

技术领域

本发明涉及生物工程技术领域，尤其涉及一种控制菌丝体生长形态的方法。

背景技术

丝状真菌在工业化生产中有着广泛的应用，产品涵盖了工业酶制剂(如淀粉酶、纤维素酶、蛋白酶、脂肪酶等)、有机酸、抗生素等。在产业化生产中，深层发酵的丝状真菌在通常情况下存在3种形态：团块状、絮状和球状。不同形态的丝状真菌会直接影响发酵体系中物性参数、基质传递等，所以生长形态对发酵产品的生成，发酵过程的控制至关重要。丝状真菌的生长形态对细胞代谢途径、产物积累及分离提取均有显著影响，因此如何控制丝状真菌的生长形态，最大化提高目标产物产量成工业生产研究的重点。

团块状的菌体形态在发酵过程中接种量难于控制，且极大地限制了菌体内部的传氧、传质，产物产量明显偏低，而且在搅拌式发酵罐发酵过程中，会缠绕在搅拌器上或者附壁，最终导致不能得到目标产品，发酵失败；絮状菌体营养物质和氧气在其内部传输较为顺利，但其能增加发酵液黏度，流变性相对较差，降低物质、氧气在发酵液中的传递效率，同时还极易缠绕搅拌桨，使发酵产物产量、发酵罐性能降低；球状形态可以克服以上不足，改善发酵液的流变特性，有效提高传质、传氧性能，降低能耗，但若菌球过大，菌球内部传质、传氧将发生困难，影响产物积累，因此规则的、适宜大小的球状真菌则有利于酶制剂、有机酸等产品的生产。

然而，生长形态发育作为丝状真菌生命体的一种本能表现形式，受到影响因素多且过程复杂，比如说菌种自身的影响、生长营养环境的影响、发酵操作条件的影响等等，最终使得丝状真菌的形态不能控制为理想的形态，或者菌球控制的重复性以及平行性不好。这就使得高效简便的形态控制技术显得尤其重要。在丝状真菌发酵过程中，不同代谢产物所适宜的形态不同，在不同形态下，代谢产物的积累差异明显，球状成为许多产品生产的首选形态，在固定化技术迅速发展的今天，控制菌体生长成为菌球的自固化技术得到了巨大的发展。

环境是影响菌球形成的重要因素，不同环境条件下获得的菌球结构及大小各异。影响菌球形成及特性的因素一般有pH、接种孢子、培养基成分、搅拌转速等，通过对这些因素的调控可以获得产物积累的最佳形态。

Liu Y,Liao W,Chen SL.“Study of pellet formation of filamentous fungiRhizopus oryzae using a multiple logistic regression model.”BiotechnolBioeng,2008,99(1):117-128.中报道了：综合考察了孢子浓度、葡萄糖、尿素、磷酸盐、金属离子的浓度、发酵体系pH、通风搅拌对丝状真菌生长形态的影响，pH和接种量是影响丝状真菌形态的主要原因，通过降低抱子浓度，严格调控范围，有效将丝状真菌控制为球状。该技术方案的策略是：通过改变微生物生长环境，抑制微生物的生长，最终达到控制菌球形态的目的。其缺点在于，对pH的调节要求很高，常常要求将酸度调整精确到小数点后两位，这使得难以在工业生产中放大。另外，一些产品的特性要求一定的酸度范围，也使该技术方案的应用受到限制。