[发明专利]用非离子表面活性剂渗透萃取发酵微生物胞内产物的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种萃取发酵微生物胞内产物的方法，具体是一种用非离子表面活性剂渗透萃取发酵微生物胞内产物的方法。

背景技术

微生物发酵胞内产物通常在细胞内积累高产物浓度而导致产物抑制，主要解决方式是通过提高微生物的细胞密度以提高产物浓度。另一方面，胞内产物积累使得下游分离与纯化过程中必须采用细胞破碎、溶剂提取等手段，增加了过程的复杂性和操作成本。采用在水-有机溶剂两相系统中发酵以改变细胞膜的渗透性可以将细胞内的产物释放到胞外环境，但有机溶剂对细胞膜的生物相容性和有机溶剂对胞内产物的萃取能力之间的存在矛盾。因此，利用有机溶剂的渗透萃取发酵技术难以实现。

非离子表面活性剂在水溶液中形成胶束溶液。在一定温度下，非离子表面活性剂胶束溶液自动发生相分离而形成表面活性剂浓缩相和表面活性剂稀溶液相。这一两相系统称为浊点系统。非离子表面活性剂溶液或者非离子表面活性剂溶液形成的浊点系统在萃取分离中的应用有很多报道。经对现有技术文献比对，应用浊点系统技术在萃取微生物发酵胞外产物以解除产物对微生物的抑制已有相关报道[王志龙，戴泽文。浊点系统中萃取微生物发酵。酶与微生物技术，2010，46：407-418。Wang Z，Dai Z.Extractive microbial fermentation in cloud point system.Enzyme Microbial Technology，2010，46：407-418]，但应用非离子表面活性剂溶液及其形成的浊点系统在微生物发酵过程中改变细胞膜的渗透性以释放胞内产物同时萃取产物的所谓渗透萃取发酵技术还没有报道。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种萃取发酵微生物胞内产物的方法，利用非离子表面活性剂的水溶液及其形成的浊点系统，在微生物发酵胞内产物时将胞内产物渗透到细胞外发酵液且同时萃取细胞外发酵液中产物。

为解决上述问题，本发明所述的萃取发酵微生物胞内产物的方法，具体是：微生物发酵胞内产物时，以添加每升发酵液0.2-128g的非离子表面活性剂浓度形成的非离子表面活性剂胶束溶液或其形成的浊点系统作为微生物的发酵介质，采用非离子表面活性剂胶束溶液或其形成的浊点系统作为微生物发酵胞内产物的发酵介质的目的是为了将细胞内的产物渗透到细胞外环境，从而提高微生物发酵的产物水平和调节微生物次级代谢产物的组成。同时通过萃取产物实现目标产物的浓缩和部分纯化以简化下游的分离纯化过程。即实现微生物胞内产物的渗透萃取发酵。

本发明中，采用非离子表面活性剂胶束溶液或其形成的浊点系统实现微生物胞内产物的渗透萃取发酵的关键在于改变细胞的渗透性同时维持微生物的生命活力。

本发明涉及的非离子表面活性剂包括高分子聚合物，聚合物非离子表面活性剂以及通常应用的小分子非离子表面活性剂等。

本发明的渗透萃取微生物发酵技术特别适合于微生物胞内产物的发酵。如细胞内酶的发酵、细胞内油脂、色素等有机小分子的发酵等。具体地，以红曲霉菌发酵生产胞内色素作为具体实例。

优选的，本发明利用非离子表面活性剂胶束溶液或其形成的浊点系统在微生物红曲霉菌发酵生产红曲色素中将胞内产物释放到细胞外，同时萃取细胞发酵液中的红曲色素。

本发明涉及的非离子表面活性剂包括聚氧乙烯类聚合物、甲氧基聚氧乙烯类聚合物、聚氧乙烯-聚氧丙烯类嵌段聚合物、小分子非离子表面活性剂等四类。

其中，聚氧乙烯多聚物为(如市售的商业渠道得到PEG 4000，PEG 10000等)；甲氧基聚氧乙烯类聚合物MPEG 5000(Sigma)；共多聚物L64(浙江皇马化学品公司)、F68(Sigma))。非离子表面活性剂为(山梨醇类(如span 20、Tween 80(上海试剂公司)；脂肪醇聚氧乙烯醚类(Brij 30、(Fluka)；Triton X系列(如Triton X-45，Triton X-114，Triton X-100(Fluka)；Teritgol系列(如Tergitol TMN-3(Fulka))等。