提高法夫酵母虾青素产量的方法及应用技术

本发明专利技术提供了一种提高法夫酵母虾青素产量的方法及应用。该方法包括：利用法夫酵母进行补料分批发酵培养生产虾青素，其中，补料分批发酵过程中，包括补加碳源和补加无机离子营养成分培养基的步骤，无机离子营养成分培养基的补加量通过发酵体系的电导率来调控。电导率可准确反映法夫酵母发酵体系无机离子营养物质的浓度水平和消耗情况，通过在法夫酵母补料分批发酵过程中向发酵体系补加碳源，并对发酵体系的电导率进行在线检测，并实时、直观、有效、精确地指导无机离子营养物质的补加，从而促进菌体高密度培养和虾青素产量的提高，从而能在100m3的发酵罐上实现产业化应用。的发酵罐上实现产业化应用。

【技术实现步骤摘要】
提高法夫酵母虾青素产量的方法及应用


[0001]本专利技术涉及微生物发酵
，更具体地，涉及一种提高法夫酵母虾青素产量的方法及应用。

技术介绍

[0002]虾青素(Astaxanthin)是一种含氧类胡萝卜素，其抗氧化能力是β-胡萝卜素的10倍，比维生素E强百倍以上，被誉为“超级维生素E”，在延缓衰老、提高免疫，防治肿瘤、心血管疾病和糖尿病等方面显示作用。出于对化学合成法有害物质残留的担忧，包括自身能合成虾青素的雨生红球藻(Haematococcus pluvialis)、法夫酵母(Phaffia rhodozyma)和胶红酵母(Rhodotorula mucilaginosa)以及包括工程菌大肠杆菌(Escherichia coli)、酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)和解脂耶氏酵母(Yarrowia lipolytica)在内的微生物生产系统正在或将要成为虾青素主要的商业生产方式。
[0003]法夫酵母作为虾青素的重要来源，虽然具有生长迅速、菌浓较高、安全可靠和易于产业化的特点，但仍存在培养温度低、产量低、碳源消耗大、耗氧水平高等技术瓶颈，亟需进一步提升法夫酵母虾青素的产量水平。针对此，学术界和产业界围绕基因组特性、菌株筛选、代谢改造、培养基优化、促进因子筛选、环境胁迫、发酵过程控制等方面进行了全方位、多尺度的考察。法夫酵母发酵方面的研究已相当广泛，朱晓立等运用正交设计优选培养基成份，用此优化培养基摇瓶培养法夫酵母，获得生物量16.92g/L、虾青素含量903μg/g和虾青素产量15279μg/L。AN等用含尿素和NaH2PO4的糖蜜作原料，在100L中试规模发酵罐上最大生物量为36g/L，类胡萝卜素产量为40mg/L。倪辉等报道，自动流加调控pH值比间歇调控pH值更有利于法夫酵母细胞的生长及虾青素合成，1m3发酵罐中试生产生物量及虾青素产量分别达到85.11g/L和279.96mg/L。YAMANE等认为高C/N比提高虾青素的产量，过高葡萄糖浓度将抑制细胞增殖，并提出细胞生长期控制低C/N比，虾青素生产期控制高C/N比的两阶段补糖方式。但是，上述研究均未能在产量上获得实质性突破，难以满足工业化生产的需求。

技术实现思路

[0004]本专利技术的主要目的在于提供一种提高法夫酵母虾青素产量的方法及应用，以解决现有技术中法夫酵母发酵生产虾青素产量低的缺陷。
[0005]为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种提高法夫酵母虾青素产量的方法，该方法包括：利用法夫酵母进行补料分批发酵培养生产虾青素，其中，补料分批发酵过程中，包括补加碳源和补加无机离子营养成分培养基的步骤，其中，无机离子营养成分培养基的补加量通过发酵体系的电导率来调控。
[0006]进一步地，无机离子营养成分培养基的补加量通过控制发酵体系的电导率在2.5～20.0ms/cm，优选为5.0～12.0ms/cm范围内来确定。
[0007]进一步地，发酵体系的电导率采用活细胞传感仪进行在线采集监控。
[0008]进一步地，无机离子营养成分培养基的补加方式为一次性补加、分批间歇补加或
反馈连续补加。
[0009]进一步地，无机离子营养成分培养基的补加时机为发酵10～120h后，优选为发酵20～72h后，进一步优选为发酵48～72h后。
[0010]进一步地，按照g/L浓度计，无机离子营养成分培养基包括：K2SO
4 5～15、Na2SO
4 0.2～1.0、MgSO4·
7H2O 6.0～18.0、CaCl
2 1.0～2.0、微量金属溶液5.0～20.0、维生素溶液5.0～20.0；其中，按照g/L浓度计，微量金属溶液包括：H3BO
3 0.5～5.0、CuSO4·
5H2O 0.5～10.0、KI 0.05～0.5、MnCl
2 0.4～8.0、Na2MoO4·
2H2O 0.5～5.0、ZnSO4·
7H2O 5～100、CoCl
2 0.3～3.0及柠檬酸铁5～100；优选地，按照g/L浓度计，维生素溶液包括：泛酸钙2.0～40.0、生物素0.05～1.0、肌醇5～100、尼克酸0.5～5.0、对氨基苯甲酸0.1～2.0、VB
6 0.1～4.0、VB
1 0.1～4.0、核黄素0.2～8.0；优选地，无机离子营养成分培养基pH值为5.0～6.5。
[0011]进一步地，在补料分批发酵过程中，补加碳源采用指数补料与DO-STAT补料相结合的方式进行补加；优选地，当发酵体系的溶氧上升到60～80％后设定比生长速率μ为0.02～0.10h-1
进行指数补料；当检测到进入指数补料后期且发酵液中乙醇含量为1～10g/L时，进行DO-STAT补料，DO-STAT补料的溶氧关联值为20～60％；当溶氧低于关联值时，停止补糖，当溶氧高于关联值时，开始补加补糖培养基；优选地，按照g/L浓度计，补糖培养基包括：葡萄糖75～300、麦芽糊精75～300、糖蜜20～100；更优选，补糖培养基包括：包括葡萄糖175～180、麦芽糊精175～180、糖蜜50～55。
[0012]进一步地，在补料分批发酵过程中，还包括补加乳酸，更优选在发酵36～60h和84～108h各补加3～10g/L乳酸。
[0013]进一步地，在补料分批发酵过程中，方法还包括全程用氨水控制发酵体系的pH值为4.5～6.0；优选地，在补料分批发酵之前，方法还包括：对法夫酵母依次进行固体培养和种子培养。
[0014]为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了上述任一种方法在法夫酵母虾青素生产中的应用。
[0015]应用本专利技术的技术方案，电导率可准确反映法夫酵母发酵体系无机离子营养物质的浓度水平和消耗情况，通过在法夫酵母补料分批发酵过程中向发酵体系补加碳源，并对发酵体系的电导率进行在线检测，并实时、直观、有效、精确地指导无机离子营养物质的补加，从而促进菌体高密度培养和虾青素产量的提高。该方法能在100m3发酵罐上实现产业化应用。
具体实施方式
[0016]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合实施例来详细说明本专利技术。
[0017]如
技术介绍
所提到的，现有技术中有多种不同的提高法夫酵母虾青素产量的方法，但均存在产量低的缺陷，为了改善这一现状，本申请在将现有的多种不同的方法进行结合或改良的基础上进一步地，结合发酵过程中营养成分的变化，尝试根据某种或某些营养成分的变化来补充相应量的营养成分，以维持整个发酵过程中营养成分的均衡，从而确保发酵过程的正常进行。
[0018]而在研究中发现，现有方法都主要从碳源、氮源或C/N角度进行营养补充，而没有考虑其他因素对发酵过程的影响，比如无机离子等的变化。进一步研究发现：法夫酵母发酵过程中几乎不产生有机酸，因而发酵体系中无机离子的变化基本能够体现营养成分中无机离子的消耗水平。电导率表示本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提高法夫酵母虾青素产量的方法，其特征在于，所述方法包括：利用所述法夫酵母进行补料分批发酵培养生产虾青素，其中，补料分批发酵过程中，包括补加碳源和补加无机离子营养成分培养基的步骤，其中，所述无机离子营养成分培养基的补加量通过发酵体系的电导率来调控。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述无机离子营养成分培养基的补加量通过控制所述发酵体系的电导率在2.5～20.0ms/cm，优选为5.0～12.0ms/cm范围内来确定。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述发酵体系的电导率采用活细胞传感仪进行在线采集监控。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述无机离子营养成分培养基的补加方式为一次性补加、分批间歇补加或反馈连续补加。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述无机离子营养成分培养基的补加时机为发酵10～120h后，优选为发酵20～72h后，进一步优选为发酵48～72h后。6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，按照g/L浓度计，所述无机离子营养成分培养基包括：K2SO
4 5～15、Na2SO
4 0.2～1.0、MgSO4·
7H2O 6.0～18.0、CaCl
2 1.0～2.0、微量金属溶液5.0～20.0、维生素溶液5.0～20.0，其中，按照g/L浓度计，所述微量金属溶液包括：H3BO
3 0.5～5.0、CuSO4·
5H2O 0.5～10.0、KI 0.05～0.5、MnCl
2 0.4～8.0、Na2MoO4·
2H2O 0.5～5.0、ZnSO4·

【专利技术属性】
技术研发人员：陈克杰，孙新强，杨一恭，刘燕，邵东，徐作武，王小平，
申请(专利权)人：浙江医药股份有限公司新昌制药厂，
类型：发明
国别省市：