高山被孢霉合成花生四烯酸油脂的調(diào)控研究.pdf

1、花生四烯酸（Arachidonic Acid，簡稱ARA）是一種重要的n-6系列多不飽和脂肪酸，是多種二十烷酸衍生物的直接前體，對改善或治療多種疾病過程具有重要作用。ARA因其廣泛的應(yīng)用價(jià)值和優(yōu)良開發(fā)前景，具有巨大的商業(yè)價(jià)值。但如今，培養(yǎng)基成本較高和ARA產(chǎn)量提高遇到瓶頸成為困擾工業(yè)化生產(chǎn)ARA油脂的難題，如何進(jìn)一步提高ARA油脂產(chǎn)量，降低生產(chǎn)成本是提高企業(yè)競爭力的關(guān)鍵。本文以實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的高山被孢霉M30為研究對象，針對高山被孢霉發(fā)酵過

2、程中高成本的有機(jī)氮源及其發(fā)酵過程最關(guān)鍵的參數(shù)溶氧等開展深入研究，取得的主要研究結(jié)果如下：
　?。?）確定了適合高山被孢霉發(fā)酵的廉價(jià)有機(jī)氮源組合，以及有機(jī)氮源中影響ARA油脂積累的關(guān)鍵因素。首先，運(yùn)用響應(yīng)面分析在原有培養(yǎng)基基礎(chǔ)上優(yōu)化確定了ARA油脂積累的培養(yǎng)基組合，即葡萄糖、酵母浸粉、硝酸鈉、磷酸二氫鉀、七水硫酸鎂分別為60.0 g/L、10.1 g/L、3.4 g/L、3 g/L、0.5 g/L，使ARA油脂產(chǎn)量達(dá)到3.66 g/

3、L，碳源利用率較優(yōu)化前提高了35.7％；其次，研究了不同有機(jī)氮源對ARA油脂積累的影響，建立了適合的有機(jī)氮源組合，以總氮含量計(jì)，黃豆餅粉：酵母粉=1:4，在不影響ARA產(chǎn)量的條件下，使生產(chǎn)成本降低了15.95%。最后，對不同有機(jī)氮源的氨基氮、總磷及氨基酸組分進(jìn)行測定，通過聚類和方差分析并驗(yàn)證，確定有機(jī)氮源中的酪氨酸和甲硫氨酸可顯著影響ARA油脂積累，上述研究為篩選新的廉價(jià)有機(jī)氮源提供了理論依據(jù)。
　?。?）建立了高山被孢霉發(fā)酵的溶

4、氧控制技術(shù)，確定了有利于高山被孢霉合成ARA油脂的菌體形態(tài)。對高山被孢霉發(fā)酵過程的關(guān)鍵參數(shù)溶氧進(jìn)行研究，結(jié)果顯示，最適的KLa值為62.57±1.28，即裝液量為50mL/250mL，轉(zhuǎn)速為180rpm時(shí)，ARA產(chǎn)量最高；進(jìn)一步在10 L發(fā)酵罐確定了菌體生長的臨界氧濃度為17.2%，同時(shí)，對比研究了不同孔徑大小和個(gè)數(shù)的空氣分布器，結(jié)果表明，產(chǎn)生氣泡個(gè)數(shù)多且氣泡小的空氣分布器更有利于調(diào)控ARA油脂合成，從而確定了高山被孢霉在10 L發(fā)酵罐

5、的溶氧控制技術(shù)，即，通氣量為1.67vvm，攪拌轉(zhuǎn)速為300rpm，采用能夠產(chǎn)生更多更小氣泡的空氣分布器并使油脂合成期的溶氧水平維持在20%左右。此外，對與溶氧關(guān)系密切的菌體形態(tài)與 ARA油脂合成相關(guān)性開展了研究，結(jié)果表明，添加0.5 g/L200-300目的中性氧化鋁顆粒至發(fā)酵液，可使高山被孢霉菌體形態(tài)維持在核心疏松的羽狀，最有利于ARA油脂的合成。綜合上述研究，ARA產(chǎn)量可達(dá)4.14 g/L，較對照組結(jié)果提高14.68%。
　

6、?。?）在30 L多參數(shù)發(fā)酵罐中應(yīng)用高山被孢霉發(fā)酵溶氧控制技術(shù)，通過分析相關(guān)過程參數(shù)，優(yōu)化中試工藝，有效調(diào)控促進(jìn)了ARA油脂合成。將在10 L發(fā)酵罐建立的溶氧控制技術(shù)放大到30 L多參數(shù)發(fā)酵罐，分析OUR、CER、KLa等相關(guān)過程參數(shù)的動態(tài)變化，結(jié)合葡萄糖消耗的動態(tài)變化曲線及脂肪酸等組成成分的代謝流分析，確定了30 L多參數(shù)發(fā)酵罐較好的發(fā)酵條件，即通氣量1-1.5vvm，轉(zhuǎn)速200-300rpm，在發(fā)酵前三天將殘?zhí)菨舛染S持在20 g/L