一种裂殖壶菌高产二十二碳六烯酸发酵方法及其应用技术

本发明专利技术属于微生物发酵技术领域，具体涉及一种裂殖壶菌高产二十二碳六烯酸发酵方法及其应用。本发明专利技术系统研究了葡萄糖和甘油两种碳源发酵对裂殖壶菌生产DHA的影响。研究发现葡萄糖和甘油按比例混合作为发酵原料，两种碳源消耗会相互抑制，生产效率比纯甘油原料还要低；如果先用葡萄糖培养菌体，当葡萄糖耗尽后再补加甘油，生产效率也比纯甘油原料要低。进而本发明专利技术通过控制甘油补加时机解决了葡萄糖和甘油两种碳源相互抑制的问题，充分发挥了双碳源各自优势，提高了裂殖弧菌生产DHA的生产效率，从而降低成本，因此具有良好的实际生产应用之价值。应用之价值。应用之价值。

A high-yield docosahexaenoic acid fermentation method of Schizochytrium and its application

【技术实现步骤摘要】
一种裂殖壶菌高产二十二碳六烯酸发酵方法及其应用


[0001]本专利技术属于微生物发酵
，具体涉及一种裂殖壶菌高产二十二碳六烯酸发酵方法及其应用。

技术介绍

[0002]公开该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
[0003]二十二碳六烯酸(Docosahexaenoic acid，简称DHA)是一种无毒副作用、食用安全的ω
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3型多不饱和脂肪酸，俗称脑黄金，在促进人体视觉器官、大脑发育以及治疗心脏疾病、炎症、癌症、焦虑症等方面具有独特的生理功能，尤其对处于生长发育阶段的婴幼儿健康至关重要。但由于人体内部缺乏
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9以上脂肪酸脱氢酶，无法自行合成DHA，只能通过外部摄取。目前，DHA产品主要来源于深海鱼油，但产品质量会随鱼种类、捕捞季节、地点的差异而不同，且易受环境污染。研究表明鱼类体内的DHA成分是通过食物链蓄积获得，主要来源于海洋微生物。能够合成DHA的海洋微生物主要是一些低等海洋真菌和微藻，如破囊壶菌(Thraustochytrium)、裂殖壶菌(Schizochytrium)和隐甲藻(Crypthecodinium)等。以微生物发酵法制备DHA，具有生长周期短，易于大规模培养，不饱和脂肪酸成分单一，分离纯化简便等优点，有望替代鱼油成为DHA主要来源。
[0004]裂殖壶菌是一种异养型海洋真菌，可以在细胞内大量积累油脂，油脂中脂肪酸组成简单，DHA含量较高，是具有较大商业开发潜力的DHA发酵生产菌株。裂殖壶菌可利用多种碳源，葡萄糖因价格低廉，常被用作裂殖壶菌生产DHA的底物。然而，为了进一步提高DHA的产量并降低生产成本，许多研究已经开始探索使用甘油作为底物对裂殖壶菌生产DHA的影响。在一些研究中，裂殖壶菌利用甘油可以获得更高的DHA产量；也有一些研究也表明，甘油和葡萄糖的混合碳源可以促进DHA的积累。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供了一种裂殖壶菌高产二十二碳六烯酸发酵方法及其应用。本专利技术采用葡萄糖、甘油两种碳源进行裂殖壶菌发酵生产DHA，初始培养基中葡萄糖浓度为20
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60g/L，当料液中葡萄糖浓度降至10
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5g/L时，一次补加或分次补加60
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120g/L的甘油，比单独葡萄糖发酵可提高细胞油脂脂肪酸中DHA的比例，比单独甘油发酵发酵周期短，显著提高了裂殖壶菌生产DHA的生产效率，具有良好的实际应用之价值。
[0006]裂殖壶菌能够利用葡萄糖、甘油等碳源在细胞胞内积累DHA油脂。专利技术人研究发现裂殖壶菌以葡萄糖为碳源，底物消耗速率快，发酵周期短，但油脂脂肪酸中的DHA等多不饱和脂肪酸含量偏低，而以甘油为碳源油脂脂肪酸中的DHA等多不饱和脂肪酸含量较高，但底物消耗速率相对较慢，发酵周期长。本专利技术系统研究了葡萄糖和甘油两种碳源对裂殖壶菌发酵生产DHA油脂的影响。研究发现葡萄糖和甘油按比例混合作为发酵原料，两种碳源消耗
会相互抑制，发酵周期比单独甘油原料还长；如果先用葡萄糖培养菌体，当葡萄糖耗尽后再补加甘油，发酵周期也比单独使用甘油原料长。对甘油补加时机的研究发现当发酵液中的葡萄糖浓度为5
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10g/L时补加甘油可以获得最佳效果。基于上述研究成果，从而完成本专利技术。
[0007]具体的，本专利技术的技术方案如下：
[0008]首先，本专利技术提供一种裂殖壶菌高产二十二碳六烯酸(DHA)发酵方法，所述发酵方法包括：采用葡萄糖和甘油两种碳源分段发酵方法对裂殖壶菌进行发酵培养；具体的，先用葡萄糖为碳源对裂殖壶菌进行培养，当葡萄糖浓度降至5
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10g/L时补加甘油。
[0009]其中，所述葡萄糖初始浓度控制为20
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60g/L，优选为20
‑
40g/L，较低的糖浓度更有利于菌体生长。
[0010]补加甘油时的甘油总浓度控制为60
‑
120g/L，可以一次补加，也可以分次补加，一次补加甘油浓度优选为100g/L，甘油有利于细胞积累DHA。
[0011]其次，本专利技术提供上述发酵方法在生产二十二碳六烯酸(DHA)中的应用。如前所述，采用本专利技术的发酵方法，可以显著提高裂殖壶菌生产DHA的生产效率，既能缩短发酵时间，同时还能提高细胞油脂中二十二碳六烯酸(DHA)的比例，进而提高DHA的发酵产量。
[0012]需要说明的是，经试验验证，上述发酵方法和策略对裂殖壶菌具有普适性，因此可适用于任意裂殖壶菌的DHA发酵。
[0013]以上技术方案的有益技术效果：
[0014]上述技术方案通过控制甘油补加时机解决了葡萄糖、甘油同时存在相互抑制的问题，能够充分发挥了葡萄糖、甘油对裂殖壶菌产DHA的各自优势，既能有效缩短发酵时间，同时还能显著提高DHA的发酵产量，从而降低成本，提高生产效率，因此具有良好的实际生产应用之价值。
附图说明
[0015]构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。
[0016]图1为本专利技术实施例中两种碳源单独发酵生产DHA进程；其中，a为发酵过程中底物浓度变化，b为发酵过程中细胞干重变化，c为发酵过程中油脂含量变化，d为发酵过程油脂脂肪酸中DHA比例的变化；
[0017]图2为本专利技术实施例中不同比例的混合碳源发酵结果；其中，a为消耗的碳源，b为细胞干重，c细胞中油脂含量，d为油脂脂肪酸中DHA比例；
[0018]图3为本专利技术实施例中不同初始葡萄糖浓度的消耗进程；其中，a为发酵过程中葡萄糖浓度变化，b为发酵过程中OD
600
值变化。
[0019]图4为本专利技术实施例甘油补加时机对DHA发酵的影响；其中，a为发酵过程中底物浓度变化，b为发酵过程中细胞干重变化，c为发酵过程中菌体细胞油脂含量变化，d为油脂总脂肪酸中DHA比例变化；
[0020]图5为本专利技术实施例葡萄糖、纯甘油单碳源发酵进程；其中，a为发酵过程中葡萄糖、甘油浓度与细胞干重的变化，b为发酵过程中油脂含量与DHA比例的变化；
[0021]图6为本专利技术实施例葡萄糖、甘油双碳源分段控制发酵结果，甘油一次补加。
[0022]图7为本专利技术实施例葡萄糖、甘油双碳源分段控制发酵结果，甘油分次补加。
[0023]图8为本专利技术实施例裂殖弧菌菌株SFD
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1502和菌株SR21双碳源分段控制摇瓶发酵结果对比。
具体实施方式
[0024]应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本专利技术提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本专利技术所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0025]需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本专利技术的示例性实施方式本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.葡萄糖和甘油双碳源分段发酵控制方法在裂殖壶菌发酵产二十二碳六烯酸DHA中的应用。2.如权利要求1所述应用，其特征在于，所述应用至少包括：(a)初始培养基以葡萄糖为碳源；(b)确定适宜时机补加甘油；(c)缩短发酵周期；(d)提高油脂总脂肪酸中DHA比例。3.如权利要求1所述应用，其特征在于，所述应用具体方法包括：先用葡萄糖碳源对裂殖壶菌进行培养，当葡萄糖浓度降至5
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10g/L时补加甘油。4.如权利要求3所述应用，其特征在于，葡萄糖初始浓度控制为20
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60g/L；补加甘油时的甘油总浓度控制为60
‑
120g/L。5.如权利要求3所述应用，其特征在于，甘油采用一次补加或分次补加；一次补加时优选控制甘油浓度为100g/L；多次补加每次补加甘油浓度优选为40
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60g/L。6.一种裂殖壶菌高产DHA发酵方法，其特征在于，所述发酵方法包括：采用两种碳源分段发酵方法对裂殖...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵祥颖，张家祥，张华秋，刘丽萍，姚明静，赵晨，刘建军，
申请(专利权)人：山东省食品发酵工业研究设计院，
类型：发明
国别省市：