一种花生四烯酸的生产方法技术

本发明专利技术属于发酵工程领域，涉及一种花生四烯酸的生产方法，包括将高山被孢霉或其突变菌株依次进行菌株活化、种子扩大培养和发酵培养，且在发酵培养过程中，在线监测OUR并将OUR数值控制在10～100mmol/L·h，和/或，在发酵培养的第100h之后，在线监测发酵液中的ORP并将ORP数值控制在50～150mv。采用本发明专利技术提供的方法能够稳定提高发酵生产水平，使所得发酵液中花生四烯酸的含量明显提高。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】一种花生四烯酸的生产方法
本专利技术属于发酵工程领域，涉及一种利用高山被孢霉或其突变株发酵生产花生四烯酸的方法，具体涉及一种利用代谢参数OUR和/或ORP调控发酵过程的生产花生四烯酸的方法。
技术介绍
花生四烯酸(简称AA或ARA)是一种ω-6多不饱和脂肪酸，是全顺式-5,8,11,14-二十碳四烯酸，其中含有四个碳-碳双键和一个碳-氧双键，为高级不饱和脂肪酸。花生四烯酸在血液、肝脏、肌肉和其他器官系统中作为磷脂结合的结构脂类起重要作用。此外，花生四烯酸是许多循环二十烷酸衍生物的生物活性物质，如前列腺素E2(PGE2)、前列腺环素(PGI2)、血栓烷素A2(TXA2)、白细胞三烯和C4(LTC4)的直接前体。这些生物活性物质对脂质蛋白的代谢、血液流变学、血管弹性、白细胞功能和血小板激活等具有重要的调节作用。花生四烯酸是人体大脑和视神经发育的重要物质，对提高智力和增强视敏度具有重要作用。花生四烯酸具有酯化胆固醇、增加血管弹性、降低血液粘度、调节血细胞功能等一系列生理活性。花生四烯酸对预防心血管疾病、糖尿病和肿瘤等具有重要功效。高纯度的花生四烯酸是合成前列腺素(prostaglandins)、血栓烷素(thromboxanes)和白细胞三烯(leukotrienes)等二十碳衍生物的直接前体，这些生物活性物质对人体心血管系统及免疫系统具有十分重要的作用。目前，花生四烯酸主要通过微生物发酵法进行生产。现有的发酵主要通过菌株选育和过程控制两个方向进行改进。常规的过程控制主要通过pH值、溶解氧(DO)、温度、补料等单一工艺参数来进行调整及控制。这种调控方法虽然也起到了一定的作用，但是由于发酵过程干扰因素较多，如菌种、设备、环境等的差异均会对过程分析及调控产生较大的干扰，单一因素的调控方法很难精确地反映和控制整个发酵过程，缺乏从根本上对发酵动态过程进行综合分析，重现性较差，发酵水平波动较大，由此获得的发酵产物中花生四烯酸含量较低。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术采用pH值、DO、温度、补料等单一参数对花生四烯酸发酵过程进行控制时存在发酵水平波动大、由此所得发酵液中花生四烯酸含量较低的缺陷，而提供一种新的花生四烯酸的生产方法，该方法能稳定提高发酵生产水平，使所得发酵液中花生四烯酸的含量明显提高。具体地，本专利技术提供了一种花生四烯酸的生产方法，该方法包括将高山被孢霉或其突变株依次进行菌株活化、种子扩大培养和发酵培养，且在发酵培养过程中，在线监测氧消耗速率(OxygenUptakeRate，以下采用缩写OUR)并将OUR数值控制在10～100mmol/L·h，和/或，在发酵培养的第100h之后，在线监测发酵液中的氧化还原电位(OxidationReductionPotential，以下采用缩写ORP)并将ORP数值控制在50～150mv。进一步地，所述OUR分六个阶段控制，且控制方式如下：0～20h控制在10～40mmol/L·h，20～55h控制在20～80mmol/L·h，55～80h控制在25～100mmol/L·h，80～120h控制在20～90mmol/L·h，120～160h控制在15～70mmol/L·h，160～发酵结束控制在15～60mmol/L·h。进一步地，所述OUR分九个阶段控制，且控制方式如下：0～20h控制在10～35mmol/L·h，20～40h控制在20～70mmol/L·h，40～55h控制在25～80mmol/L·h，55～80h控制在25～100mmol/L·h，80～100h控制在25～90mmol/L·h，100～120h控制在20～80mmol/L·h，120～140h控制在20～70mmol/L·h，140～160h控制在20～65mmol/L·h，160～发酵结束控制在15～60mmol/L·h。进一步地，所述ORP分三个阶段控制，且控制方式如下：100～120h控制在50～100mv，120～160h控制在60～130mv，160～发酵结束控制在70～150mv。进一步地，所述ORP分四个阶段控制，且控制方式如下：100～120h控制在50～100mv，120～140h控制在60～120mv，140～160h控制在65～130mv，160～发酵结束控制在70～140mv。进一步地，所述OUR通过调整通气量、转速及罐压中的至少一者得以控制。进一步地，所述ORP通过调整通气量、转速、罐压、温度及pH值中的至少一者得以控制。进一步地，本专利技术提供的花生四烯酸的生产方法包括以下步骤：(1)菌株活化：将高山被孢霉菌株或其突变株接入装有灭菌后菌株活化培养基的摇瓶中，在温度25～32℃、转速100～200rpm的条件下培养40～48h，完成菌株活化培养，得到摇瓶种子液；(2)种子扩大培养：将摇瓶种子液以0.4％～1％的接种量接入装有灭菌后种子培养基的种子罐中，在温度25～32℃、通气量1～2vvm、罐压0.02～0.05MPa的条件下培养30～35h，任选再以1％～3％的接种量接入装有灭菌后种子培养基的种子罐中，在温度25～32℃、通气量1～2vvm、罐压0.02～0.05MPa的条件下培养20～25h，任选重复培养1～3次，得到种子液；(3)发酵培养：将种子液以1％～3％的接种量接入装有灭菌后发酵培养基的发酵罐中，在温度20～30℃、通气量1～2vvm、罐压0.02～0.05MPa、搅拌转速0～100rpm的条件下发酵培养150～168h，在发酵培养过程中，在线监测OUR并将其数值控制在预定范围内，和/或，在发酵培养的第100h之后，在线监测发酵液中的ORP并将其数值控制在预定范围内，且在整个发酵过程中将发酵体系的pH值控制在5～7.5。本专利技术的专利技术人经过深入研究之后发现，采用高山被孢霉或其突变株生产花生四烯酸的过程中，一方面，整个发酵培养过程中的OUR值能够很好地反映菌体生长过程，通过对其数值进行精确控制，能够稳定提高发酵水平，使得发酵液中花生四烯酸的含量有明显提高；另一方面，发酵过程中花生四烯酸的形成伴随着大量的脱氢反应，在发酵的第100h之后对ORP值进行精确控制，能够调整发酵液的氧化性，有助于脱氢酶的作用，稳定提高发酵水平，促进花生四烯酸的形成，使得花生四烯酸占总油脂的百分比有明显提高。具体实施方式本专利技术中，所述OUR在整个发酵过程中均需要控制在10～100mmol/L·h。在本专利技术的一些实施方式中，分六个阶段(即0～20h、20～55h、55～80h、80～120h、120～160h、160～发酵结束)对OUR进行控制，且控制方式如下：0～20h控制在10～40mmol/L·h，例如，可以为10、15、20、25、30、35、40mmol/L·h等；20～55h控制在20～80mmol/L·h，例如，可以为20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80mmol/L·h等；55～80h控制在25～100mmol/L·h，例如，可以为2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种花生四烯酸的生产方法，其特征在于，该方法包括将高山被孢霉或其突变株依次进行菌株活化、种子扩大培养和发酵培养，且在发酵培养过程中，在线监测OUR并将OUR数值分六个阶段控制，且控制方式如下：0～20h控制在10～40mmol/L·h，20～55h控制在20～80mmol/L·h，55～80h控制在25～100mmol/L·h，80～120h控制在20～90mmol/L·h，120～160h控制在15～70mmol/L·h，160～发酵结束控制在15～60mmol/L·h；和/或，在发酵培养的第100h之后，在线监测发酵液中的ORP并将ORP数值分三个阶段控制，且控制方式如下：100～120h控制在50～100mv，120～160h控制在60～130mv，160～发酵结束控制在70～150mv。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种花生四烯酸的生产方法，其特征在于，该方法包括将高山被孢霉或其突变株依次进行菌株活化、种子扩大培养和发酵培养，且在发酵培养过程中，在线监测OUR并将OUR数值分六个阶段控制，且控制方式如下：0～20h控制在10～40mmol/L·h，20～55h控制在20～80mmol/L·h，55～80h控制在25～100mmol/L·h，80～120h控制在20～90mmol/L·h，120～160h控制在15～70mmol/L·h，160～发酵结束控制在15～60mmol/L·h；和/或，在发酵培养的第100h之后，在线监测发酵液中的ORP并将ORP数值分三个阶段控制，且控制方式如下：100～120h控制在50～100mv，120～160h控制在60～130mv，160～发酵结束控制在70～150mv。


2.根据权利要求1所述的花生四烯酸的生产方法，其特征在于，所述OUR分九个阶段控制，且控制方式如下：
0～20h控制在10～35mmol/L·h，
20～40h控制在20～70mmol/L·h，
40～55h控制在25～80mmol/L·h，
55～80h控制在25～100mmol/L·h，
80～100h控制在25～90mmol/L·h，
100～120h控制在20～80mmol/L·h，
120～140h控制在20～70mmol/L·h，
140～160h控制在20～65mmol/L·h，
160～发酵结束控制在15～60mmol/L·h。


3.根据权利要求1所述的花生四烯酸的生产方法，其特征在于，所述ORP分四个阶段控制，且控制方式如下：
100～120h控制在50～100mv，
120～140h控制在60...

【专利技术属性】
技术研发人员：王霄凤，陈必钦，严必能，刘子睿，
申请(专利权)人：内蒙古金达威药业有限公司，厦门金达威集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：内蒙古;15