[发明专利]一种提高虫草素产量的蛹虫草液体发酵方法

说明书

本发明公开了一种提高虫草素产量的蛹虫草液体发酵方法，属于生物发酵技术领域。本发明通过在蛹虫草发酵一段时间后补加适量的鱼藤酮，可显著提高蛹虫草发酵液中虫草素的产量。相较于未添加鱼藤酮的传统发酵的产量189.66mg/L，鱼藤酮添加后产量高达804.69mg/L，即虫草素总产量提高了324.28％。该方法工艺简单，无需通过基因改造等手段提升酶活；生产成本低，无需源源不断的补料腺嘌呤等虫草素合成所需底物，且虫草素总的发酵时间较短，生产效率明显提高，适合工业化生产。

技术领域

本发明涉及一种提高虫草素产量的蛹虫草液体发酵方法，属于生物发酵技术领域。

背景技术

蛹虫草(Cordyceps militaris)为子囊菌门，肉座目，麦角菌科、虫草属的模式种，又叫北冬虫夏草，北虫草，是一种虫类重要药用真菌。中医认为，蛹虫草既能补肺阴，又能补肾阳，是一种能同时平衡、调节阴阳的中药。相较于冬虫夏草，蛹虫草具有以下两方面优点：一方面，人工条件下蛹虫草的子实体育成技术相对冬虫夏草更为成熟；另一方面，蛹虫草中的虫草素(Cordycepin)生物合成相关基因的解析相对明了，CmCNS1和CmCNS2这两个直接参与虫草素合成代谢的基因于2017年在蛹虫草中被发现。虫草素又名蛹虫草菌素，化学名为3’-脱氧腺苷(3’-deoxyadenosine)，是一种从蛹虫草中分离出来的核苷类抗生素。近二十多年来，人们在虫草素的各类抗肿瘤活性试验、虫草素对氧化应激引起的衰老改善、机体免疫功能的增强调节、抑制脂肪细胞分化预防肥胖发生、炎症抑制、人体外周血单核细胞生产IL-10的作用、抗白血病活性和作用机理等领域的应用研究方面都取得了开创性的成果。虫草素多样的药理作用已经得到了公认，且目前高纯度的虫草素在国内市场的售价也已超过6000元/克，故拥有巨大的开发价值和广阔的市场前景。

常见的虫草素获取途径有三种：一是从天然蛹虫草子实体中提取；二是人工育成蛹虫草子实体后再提取；三是运用现代生物技术对蛹虫草菌丝体进行发酵后，从发酵获得的菌丝体或培养液中提取。不论天然蛹虫草子实体还是人工育成的蛹虫草子实体，其子实体产量级虫草素含量均相对较低，且工艺复杂、生产成本高,无法满足市场需要。而具有生产周期短、成本低等优势的液体深层发酵技术所生产的虫草素，其生物活性与野生蛹虫草中获得的虫草素基本一致，已成为获取虫草素的最经济的方法。虽然近几年液体深层发酵蛹虫草生产虫草素的技术取得了一定的进展，但该技术生产的虫草素仍不能满足日益倍增的虫草素产能需求。因此，如何通过优化生产工艺来降低生产成本或进一步提升虫草素产量最终提升经济效益，已成为虫草制品行业内一个亟待解决的技术难题。

除优化虫草素提取工艺及选育高产虫草素的蛹虫草菌株之外，业内普遍将关注点聚焦在通过控制温度、光照、pH、盐离子、营养物质、前体物及激素等方法来优化发酵条件，进而影响虫草素代谢并最终提高虫草素产量。而这些优化发酵条件所基于的发酵方法，仍是传统的液体发酵方法，如：

文献：夏永亮.虫草素生物合成机理研究.博士学位论文,中国科学院大学,2014.报道了虫草素的合成基因簇，并揭示一种能够实现高效的虫草素生物合成的方法。该方法是将蛹虫草中虫草素的合成基因簇异源表达至包含或能自体生成3'-AMP的真菌，使之能够生产虫草素。但缺点是没有给出虫草素的具体产量或提升倍数。

文献：汤佳鹏，汪建雄.植物生长调节剂促进蛹虫草液体表面培养生产虫草素.报道了添加不同浓度的植物生长调节来提升虫草素产量的技术，但生产周期较长。

中国专利：陈萍等，申请号202110338257.8提供了一种过表达虫草素的重组蛹虫草，并从该菌株发酵液中分离提取虫草素的方法。该方法是对腺苷琥珀酸合酶基因、腺苷琥珀酸裂合酶基因或5'-核苷酸酶基因在蛹虫草中进行过表达重组。然后对转化子菌株的发酵培养液进行分离、纯化获取虫草素。但缺点是过表达重组的基因改造技术复杂操作难度较大，且发酵液中虫草素的产量较低。

发明内容