用于在发酵培养基中培养丝状真菌的方法技术

提供了培养丝状真菌的方法，其中丝状真菌在空气和发酵培养基的胶体中生长。与先前的方法所能实现的相比，该方法导致丝状真菌的生长更快且更多产。还提供了通过该方法产生的生物垫和用于该方法的空气培养基胶体。垫和用于该方法的空气培养基胶体。垫和用于该方法的空气培养基胶体。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于在发酵培养基中培养丝状真菌的方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2019年12月10日提交的美国临时专利申请62/946,404的权益，其全部内容通过引用并入本文。
专利

[0003]本专利技术总体上涉及用于培养丝状真菌的方法，尤其涉及在生长培养基和空气或另一种由用户定义的气氛的胶体之中或之上培养丝状真菌的方法，另一种由用户定义的气氛为例如具有受控含量的氧气或其他成分以促进真菌生长的气氛。
[0004]专利技术背景
[0005]过去已经利用丝状真菌作为有价值的微生物工厂，但通常需要大量的基础设施和/或设备、能源需求、昂贵的试剂和/或大量人力资源。众所周知，丝状真菌具有地球上所有微生物中最大的代谢多样性，包括产生广泛的有机酸、酶、激素、脂质、真菌毒素、维生素、色素、重组异源蛋白、和其他感兴趣的小分子(例如药用化合物如抗生素、抗真菌剂和抗癌药)的能力，以及降解土壤中许多类型的顽固性材料(如木质纤维素和腐殖质)的能力。
[0006]虽然广泛使用，但通过深层发酵的生产仍然存在重大挑战，包括重要因素如由于氧气供应受限和搅拌产生的过度剪切力导致的生长受限。因为氧气在水中的溶解度通常约为每升8毫克，所以在水下培养物的快速生长过程中氧气很容易耗尽。因此，需要使用复杂、昂贵且耗能的曝气和搅拌系统进行连续曝气，以维持高生长速度。丝状真菌的培养更具挑战性，因为丝状形态赋予了进一步抑制溶液中的氧转移的非牛顿流变行为。随着培养物密度的增加，对培养物曝气和混合所需的能量呈非线性增加，因此对密集培养物曝气所需的能量非常高。对于许多丝状物种，培养物的剧烈搅拌和曝气对菌丝生长有害，因此会显著降低生长速率。丝状微生物深层发酵面临的这些和其他挑战需要创新的解决方案，以有效利用这些生物在资源受限的环境中(例如在航天器或空间站上或在挑战性的陆地环境中)应用的益处。
[0007]最近，在培养丝状真菌的系统和方法的开发方面取得了一些重大进展，这些系统和方法不需要对液体培养物进行主动曝气或搅拌，特别是在产生具有显著抗张强度的生物垫时。然而，即使在这些较新的方法和系统中，真菌的氧气利用仍然是一个挑战。此外，不希望受任何特定理论的限制，据信真菌/原料界面的表面积也可能是这些应用中丝状真菌生长的限制因素。
[0008]因此，本领域需要用于在发酵培养基中培养丝状真菌的系统和方法，以克服深层发酵的这些和其他缺点。与先前的系统和方法相比，此类系统和方法进一步有利的是为真菌提供更大的氧气可用性和/或与原料接触的表面积。
[0009]专利技术概述
[0010]本专利技术的一个方面是提供在发酵培养基中培养丝状真菌的方法，包括(a)对发酵培养基曝气以提供空气
‑
培养基胶体(AMC)；(b)在AMC之中或之上培养丝状真菌以形成丝状真菌的生物质。
crispa)、丝状镰刀菌(Fusarium venenatum)、MK7ATCC登记保藏号PTA
‑
10698、肋状皱盘菌(Disciotis venosa)和蛹虫草(Cordyceps militaris)。
[0021]在实施方案中，该方法可以进一步包括，在步骤(b)之前或期间，将食品级或食品安全添加剂添加到AMC中。
[0022]本专利技术的另一个方面是提供丝状真菌生物垫，其通过本文所述的方法产生。
[0023]在实施方案中，生物垫可以具有以下特性中的至少一种：(a)至少约1.75mm的厚度；(b)每平方米AMC顶表面积至少约295克的质量；(c)至少约0.20g/cm3的干密度；(d)至少约255kPa的抗张强度；(e)干燥时至少约47wt％的碳水化合物含量。
[0024]本专利技术的另一个方面是提供丝状真菌生物垫，其具有以下特性中的至少一种：(a)至少约1.75mm的厚度；(b)每平方米AMC顶表面积至少约295克的质量；(c)至少约0.20g/cm3的干密度；(d)至少约255kPa的抗张强度；(e)干燥时至少约47wt％的碳水化合物含量。
[0025]在实施方案中，如本文所述的生物垫可以包含稳定剂。
[0026]在实施方案中，如本文所述的生物因素可以包含食品级或食品安全添加剂。
[0027]本专利技术的另一个方面是提供一种食品，其包含如本文所述的生物垫的至少一部分。
[0028]本专利技术的另一个方面是提供一种结构材料，其包含如本文所述的生物垫的至少一部分。
[0029]本专利技术的另一个方面是提供一种纺织材料，其包含如本文所述的生物垫的至少一部分。
[0030]本专利技术的另一个方面是提供一种空气培养基胶体(AMC)，其包含发酵培养基；和空气，其胶状地分散在整个发酵培养基中。
[0031]在实施方案中，AMC可以进一步包含稳定剂。
[0032]出于进一步公开和符合适用的书面描述和实施要求的目的，以下参考文献通过整体引用并入本文：
[0033]Elka S.Basheva等人,“Unique properties of bubbles and foam films stabilized by HFBII hydrophobin,”27(6)Langmuir 2382(Feb.2011)。
[0034]Graeme P.Boswell和Fordyce A.Davidson,“Modelling hyphal networks,”26(1)Fungal Biology Reviews 30(Apr.2012)。
[0035]Andrew R.Cox等人,“Exceptional stability of food foams using class II hydrophobin HFBII,”23(2)Food Hydrocolloids 366(Mar.2009)。
[0036]Monika S.Fischer和N.Louise Glass,“Communicate and fuse:how filamentous fungi establish and maintain an interconnected mycelial network,”10Frontiers in Microbiology 619(Mar.2019)。
[0037]Luke Heaton等人,“Analysis of fungal networks,”26(1)Fungal Biology Reviews 12(Apr.2012)。
[0038]尽管已经说明和描述了本专利技术的特定实施方案和应用，但是应当理解，本专利技术不限于本文描述的精确配置和组分。在不背离本专利技术的精神和范围的情况下，可以对本文公开的本专利技术的方法和系统的布置、操作和细节进行对本领域技术人员显而易见的各种修改、改变和变化。因此，重要的是，权利要求被视为包括任何此类等效结构，只要它们不背离
本专利技术的精神和范围。
[0039]本专利技术的优点将从本文所含有的公开内容中显而易见。
[004本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】crispa)、丝状镰刀菌(Fusarium venenatum)、MK7 ATCC登记保藏号PTA
‑
10698、肋状皱盘菌(Disciotis venosa)和蛹虫草(Cordyceps militaris)。13.权利要求1的方法，其进一步包括，在步骤(b)之前或期间，将食品级或食品安全添加剂添加到所述AMC中。14.丝状真菌生物垫，其通过权利要求1的方法产生。15.权利要求14的生物垫，其包含稳定剂。16.权利要求14的生物垫，其包含食品级或食品安全添加剂。17.权利要求14的生物垫，其具有以下特性中的至少一种：(a)至少约1.75mm的厚度；(b)每平方米所述AMC顶表面积至少约295克的质量；(c)至少约0.20g/cm3的干密度；(d)至少约255kPa的抗张强度；(e)干燥时至少约47wt％的碳水化合物含量。18.食品，其包含权利要求14的生物垫的至少一部分。19.结构材料，其包含权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：MJ哈尼，RE马库尔，YC阿夫尼尔，
申请(专利权)人：芬德集团公司，
类型：发明
国别省市：