一种提高裂殖壶菌油脂中二十二碳六烯酸含量的方法技术

本发明专利技术涉及一种提高裂殖壶菌油脂中二十二碳六烯酸(DHA)含量的方法，其特征在于，通过选择发酵碳源来降低菌体内的磷酸戊糖途径代谢通量，还可以添加外源调控因子，使菌体内的磷酸戊糖途径代谢通量降低，同时对三羧酸转运体系中的苹果酸酶的活性进行抑制，使裂殖壶菌体内烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADPH)含量大幅下降，促进DHA的大量合成，使最终所获取菌体的油脂中DHA含量最高可达55.3％。发酵碳源为1,2-丙二醇，或者1,2-丙二醇与乙醇及乙酸盐中任一种或二种的混合物，外源调控因子优选为芝麻酚，在发酵培养基灭菌后，进行过滤除菌后添加；芝麻酚的添加量可为0.5-3.0mM/L。本发明专利技术方法简单易行，效果明显，可大幅提高菌体油脂中DHA含量，且易于工业化应用。

【技术实现步骤摘要】
一种提高裂殖壶菌油脂中二十二碳六烯酸含量的方法
本专利技术涉及微生物发酵领域，具体涉及一种提高裂殖壶菌油脂中二十二碳六烯酸(DHA)含量的方法。
技术介绍
二十二碳六烯酸(DHA)属于多不饱和脂肪酸，具有十分重要的生理功能，是人体自身不能大量合成但又不可缺少的重要营养素。DHA大量存在于人体视网膜及大脑皮层的神经组织中，有促进脑部及视力发育，提高智力，改善记忆力和视力的作用；此外，它还能阻止胆固醇在血管壁上沉积，预防或减轻动脉粥样硬化及冠心病的发生。裂殖壶菌(Schizochytrium)是一种优良的生产多不饱和脂肪酸油脂的资源。目前，利用裂殖壶菌大规模发酵生产多不饱和脂肪酸油脂得到很多科研院所和单位的关注，并对其生产过程进行了深入的研究。申请号为201010000055.4的专利文献公开了一种海洋真菌裂殖壶菌，其中二十二碳六烯酸甘油三酯占油脂总量的35-40％；申请号为201310571413.0的专利公开了利用秸秆水解液发酵生产二十二碳六烯酸的方法，最终获得的DHA可占油脂总重的42.1-45.3％；申请号为201010504635.7的专利公开了外源添加因子促进微生物合成二十二碳六烯酸的方法，该方法指出，向可产DHA的微生物培养基中添加乙酸、柠檬酸和辛伐他汀中的任意一种或几种组合时，微生物体内的DHA含量可有效得到提高，从初始的35.51％最高可提高到45.00％。上述方法对裂殖壶菌发酵产DHA的工艺技术具有一定的提升，但目前尚未有技术结合裂殖壶菌体内所特有的DHA合成路径来调控其代谢通路，以期实现裂殖壶菌所产油脂中DHA含量的进一步提升；而且，进一步促进DHA含量的增加，可有效提升裂殖壶菌所产油脂的品质，也间接降低了发酵成本，增加了生产效率。
技术实现思路
针对现有利用裂殖壶菌发酵产DHA油脂技术的不足，本专利技术提供了一种提高裂殖壶菌油脂中二十二碳六烯酸含量的方法，根据裂殖壶菌体内所特有的DHA合成路径的特点，在裂殖壶菌发酵过程中，通过选择发酵碳源来降低菌体内的磷酸戊糖途径代谢通量，以提高裂殖壶菌所产油脂中DHA的含量，提升DHA油脂的品质，同时，提高生产效率，并降低生产成本。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种提高裂殖壶菌油脂中二十二碳六烯酸含量的方法，该方法选择发酵培养基中的发酵碳源来降低菌体内的磷酸戊糖途径代谢通量，使裂殖壶菌体内烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADPH)含量大幅下降，促进DHA的大量合成；所述发酵碳源为1,2-丙二醇，1,2-丙二醇与乙醇，1,2-丙二醇与乙酸盐，或1,2-丙二醇、乙醇与乙酸盐的组合中的任意一种。作为上述技术方案的改进，该方法在发酵培养基中添加外源调控因子，使菌体内的磷酸戊糖途径代谢通量降低，同时对三羧酸转运体系中的苹果酸酶的活性进行抑制，使裂殖壶菌体内NADPH含量大幅下降，促进DHA的大量合成。其中，外源调控因子优选为芝麻酚，在发酵培养基灭菌后，进行过滤除菌后添加；芝麻酚的添加量可为0.5-3.0mM/L。本专利技术的优点在于通过选择发酵碳源，使菌体中的磷酸戊糖途径代谢通量下降，以及进一步同时选择发酵碳源和添加外源调控因子，使菌体内的磷酸戊糖途径代谢通量降低，同时对三羧酸转运体系中的苹果酸酶(ME)的活性进行抑制，使裂殖壶菌体内的还原力NADPH含量大幅下降，致使碳代谢流转向聚酮合酶路径来合成DHA，从而促进DHA的大量合成，大幅提高裂殖壶菌油脂中DHA的含量，显著提升了DHA油脂的品质。具体实施方式本专利技术通过选择发酵碳源，以及进一步添加外源调控因子等方式，使菌体内的磷酸戊糖途径代谢通量降低，同时对三羧酸转运体系中的苹果酸酶的活性进行抑制，使裂殖壶菌体内NADPH含量大幅下降，从而促使脂肪酸前体性物质-乙酰辅酶A向聚酮合酶途径转化。本专利技术方法的具体实现步骤为：(1)将低温冻存的裂殖壶菌种活化培养成裂殖壶菌种子液；活化培养所采用的种子培养基可以采用现有技术提供的各种组分，其优选的组分(g/L)为：葡萄糖15.0-30.0，酵母粉4.0-8.0，牛肉膏0-5.0蛋白胨0-5.0，玉米浆2.0-6.0，MgSO4·7H2O0.2-1.0，KH2PO40.5-2.0，海水晶10.0-20.0。(2)将裂殖壶菌种子液按照体积百分比4％-10％(优选8％)接入发酵培养基进行培养；发酵培养基可以采用现有技术提供的各种组分，只是将其中作为发酵碳源的葡萄糖替换为1,2-丙二醇，或者为1,2-丙二醇与乙醇和/或乙酸盐的混合溶液，乙醇需经过滤除菌后加入已灭菌后的发酵培养基中，其中，乙酸盐优选乙酸钠。发酵培养基优选的组分(g/L)为：发酵碳源40.0-60.0，酵母抽提物6.0-15.0，谷氨酸钠0-10.0，MgSO4·7H2O0.2-1.0，KH2PO40.5-2.0，(NH4)2SO40-5.0，NaNO31.0-3.0，Na2SO45.0-12.0。当发酵碳源为多种物质混合时，其组份(g/L)为：1,2-丙二醇与乙酸盐：1,2-丙二醇40-60；乙酸钠0-10；1,2-丙二醇与乙醇：1,2-丙二醇40-60；乙醇0-10；1,2-丙二醇、乙醇与乙酸盐：1,2-丙二醇40-60；乙醇0-10；乙酸盐0-10。为进一步提高本专利技术的技术效果，可以在发酵培养基灭菌后，进行过滤除菌后添加外源调控因子。外源调控因子可优选芝麻酚，其添加量为0.5-3.0mM/L。(3)结束发酵后，收集湿菌体并真空干燥，直至菌体保持恒重，并称重。(4)对干燥的菌体进行破壁，加入有机溶剂(如石油醚和正己烷等)进行萃取，从而得到富含二十二碳六烯酸的油脂，进行甲酯化后的气相检测分析，可以得到DHA的含量。步骤(3)、(4)均可以采用现有技术，在此不再赘述。下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例1(1)在250mL三角瓶中加入50mL种子培养基。接入低温冻存的裂殖壶菌种，在培养温度25℃，摇床转速200rpm条件下培养2天，将低温冻存的裂殖壶菌种活化成裂殖壶菌种子液；种子培养基组分(g/L)：葡萄糖15.0，酵母粉6.0，牛肉膏3.0，蛋白胨2.0，玉米浆4.0，MgSO4·7H2O0.2，KH2PO42.0，海水晶15.0。(2)在250mL三角瓶中加入50mL发酵培养基，将裂殖壶菌以10％的接种量接入发酵培养基，26℃恒温培养3天，转速200rpm；发酵培养基组分(g/L)：1,2-丙二醇40.0，酵母抽提物6.0，MgSO4·7H2O0.6，KH2PO40.5，NaNO31.0，Na2SO45.0；CK(g/L)：葡萄糖40.0，酵母抽提物6.0，MgSO4·7H2O0.6，KH2PO40.5，NaNO31.0，Na2SO45.0；每种不同的培养基配制3个平行样，121℃，灭菌25min，冷却备用；(3)连续培养3天后结束发酵，发酵液进行8000g离心15分钟，并用单蒸水洗2-3次后，再次离心，收集湿菌体并置于真空干燥箱内，在真空度为0.9Mpa，温度为80℃条件下，大约烘10小时，直至菌体保持恒重，并称重本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提高裂殖壶菌油脂中二十二碳六烯酸含量的方法，该方法选择发酵培养基中的发酵碳源来降低菌体内的磷酸戊糖途径代谢通量，使裂殖壶菌体内NADPH含量大幅下降，促进DHA的大量合成；所述发酵碳源为1,2‑丙二醇，1,2‑丙二醇与乙醇，1,2‑丙二醇与乙酸盐，或1,2‑丙二醇、乙醇与乙酸盐的组合中的任意一种。

【技术特征摘要】
1.一种提高裂殖壶菌油脂中二十二碳六烯酸含量的方法，该方法选择发酵培养基中的发酵碳源来降低菌体内的磷酸戊糖途径代谢通量，使裂殖壶菌体内NADPH含量大幅下降，促进DHA的大量合成；所述发酵碳源为1,2-丙二醇，1,2-丙二醇与乙醇，1,2-丙二醇与乙酸盐，或1,2-丙二醇、乙醇与乙酸盐的组合中的任意一种；所述裂殖壶菌为SchizochytriumspS056。2.如权利要求1所述的提高裂殖壶菌油脂中二十二碳六烯酸含量的方法，其特征在于，该方法在发酵培养基中添加外源调控因子，使菌体内的磷酸戊糖途径代谢通量降低，同时对三羧酸转运体系中的苹果酸酶的活性进行抑制，使裂殖壶菌体内NADPH含量大幅下降，促进DHA的大量合成。3.如权利要求2所述的一种提高裂殖壶菌油脂中二十二碳六烯酸含量的方法，其特征在于，外源调控因子为芝麻酚，在发酵培养基灭菌后，进行过滤除菌后添加。4.如权利要求3所述的一种提高裂殖壶菌油脂中二十二碳六烯酸含量的方法，其特征在于，芝麻酚的添加量为0.5-3.0mM/L。5.如权利要求1至4中任一所述的一种提高裂殖壶菌油脂中二十二碳六烯酸含量的方法，其特征在于，当发酵碳源为1,2-丙二醇与乙酸盐时，其配比为：1,2-丙二醇40g/L-60g/L；乙酸钠0-10g/L。6.如权利要求1至4中任一所述的一种提高裂殖壶菌油脂中二十二碳六烯酸含量的方法，其特征在于，当发酵碳源为1,2-丙二醇与乙醇时，其配比为：1,2-丙二醇40-60g/L；乙醇0-10g/L。7.如权利要求1至4中任一所述的一种提高裂殖壶菌油脂中二十二碳六烯酸含量的方法，其特征在于，当发酵碳源为1,2-丙二醇、乙醇与乙酸盐时，其配比为：1,2-丙二醇40-60g/L；乙醇0...

【专利技术属性】
技术研发人员：余龙江，陈伟，朱圆敏，周蓬蓬，金文闻，余金龙，
申请(专利权)人：武汉华士特工业生物技术开发有限公司，华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42