被孢霉发酵生产花生四烯酸的研究进展

微生物特别是被孢霉发酵生产花生四烯酸是国内外研究热点，该文对被孢霉产生菌的选育发酵菌种的代谢调控、花生四烯酸的分离、检测方法等进行了综述。     

高山被孢霉发酵生产多不饱和脂肪酸的初步研究

高山被孢霉具有很强的脂肪合成能力,并可积累多种多不饱和脂肪酸,为进一步提高高山被孢霉多不饱和脂肪酸产量,对碳源、氮源等对高山被孢霉菌体生长和多不饱和脂肪酸(PUFA)生产的影响进行分析。研究结果表明:甘油可以作为葡萄糖的替代物用于高山被孢霉工业化发酵生产多不饱和脂肪酸;当脱脂豆粉与硝酸钾的比例为2∶1时,此时菌体形态最利于脂肪酸生产,脂肪酸和花生四烯酸的产量分别为11.20g/L和5.89g/L,花生四烯酸的产量提高了4.0倍。      

高山被孢霉发酵生产花生四烯酸发酵条件优化

通过对一株高山被孢霉菌株（Mortierella alpina）发酵生产花生四烯酸（ARA）的摇瓶培养研究,以菌体干质量、出油率和ARA含量为标准,确定了其最佳发酵工艺条件。摇床实验确定的最佳培养条件为摇床转速180 r/min,培养基碳氮比为3.0,发酵温度为26 ℃,pH 值为6.2,发酵周期为5 d。在此发酵条件下,在10 L自动发酵罐进行放大发酵试验,菌体干质量、出油率和ARA含量分别高达45.4 g/L、24.1 g/L和49.6%。     

高山被孢霉发酵生产花生四烯酸的优化

研究了高山被孢霉液态发酵产花生四烯酸过程中主要底物和培养条件对花生四烯酸产量的影响。采用单因素和正交试验设计优化了碳源、氮源、无机盐的种类及浓度,找出了最佳的培养温度和变温策略。试验结果显示最佳碳源和氮源及浓度是:玉米粉66 g/L,豆粕粉54 g/L;最佳无机盐配方是:KH_2PO_43 g/L,MgSO_41 g/L,Na_2SO_42 g/L。采取逐级变温培养:30℃(3 d),25℃(4 d),20℃(4 d)。优化后生物量和花生四烯酸产量分别达到52.3和13.6 g/L。     

高山被孢霉产花生四烯酸的发酵和老化工艺

高山被孢霉对于淀粉质原料具有优良的利用能力。采用经淀粉酶液化的玉米粉-豆粕培养基,研究了高山被孢霉在5 L容积机械搅拌罐液态发酵的主要参数,如搅拌转速和通气体积比对于高山被孢霉发酵产花生四烯酸的影响,得到最优的搅拌转速和通气体积比,分别为200 r/min和1∶1。研究发现,采用发酵罐培养5 d的菌丝体,最佳的老化温度和保温时间分别是20℃和5 d。本研究把谷物粗原料成功用于高山被孢霉发酵产花生四烯酸,经发酵罐优化和菌体老化后的花生四烯酸产量达到11.7 g/L,菌体老化可以在保持产量的同时缩短发酵周期,有效降低生产成本,有望实际用于花生四烯酸的工业化生产。     

高山被孢霉产花生四烯酸的代谢研究

研究了3个批次的高山被孢霉发酵产花生四烯酸(ARA)过程中,生物量、糖耗、氮耗、油脂含量和ARA含量的变化.结果表明,发酵7d的生物量(干重)为30.650 g/L,糖耗85.33％,氮耗78.81％,发酵液油脂含量17.142 g/L,ARA含量7.482 g/L.     

基于pH值调控的高山被孢霉发酵生产花生四烯酸的补料工艺

为了提高高山被孢霉（Mortierella alpina）发酵生产花生四烯酸（arachidonic acid,ARA）的产量,研究pH值控制及不同底物流加方式对M. alpina产ARA的影响。在0～90 h菌体生长阶段pH值维持在6.0,90 h以后上调至6.5,并在此基础上考察了3 种补料方式（一次性补料、恒定葡萄糖速率补料和pH值反馈补料）对菌体生物量、油脂产量及ARA产量的影响。结果表明：发酵过程中pH 6.0时可以促进菌体的生长,而pH 6.5时有利于油脂的合成。与其他补料方式相比,pH值反馈补料不仅使发酵周期缩短至160 h,而且在该条件下得到ARA最大生产强度及产量,分别为1.32 g/（L·d）和8.82 g/L。     

植物油对被孢霉菌发酵生产花生四烯酸的影响

研究了四种植物油(豆油、棕榈油、花生油、芝麻油)对被孢霉菌发酵生产花生四烯酸(Arachidonic acid, AA)的影响.结果表明:(1)四种植物油显著促进了菌体油脂的积累;(2)被孢霉生长在以植物油为唯一碳源的培养基上时,菌体油脂中的AA含量比以葡萄糖为碳源时显著下降;生长在以植物油和葡萄糖为混合碳源的培养基上时,与以葡萄糖为碳源相比油脂中的AA含量仍然下降,但比生长在以植物油为唯一碳源时AA含量有所提高.说明这四种植物油对花生四烯酸的合成有抑制作用.(3)菌体油脂成分与培养基中植物油的油脂成分有一定的相似性.     

高山被孢霉突变株产花生四烯酸培养条件的研究

为了研究高山被孢霉突变株12-2-2产花生四烯酸(ARA)的培养条件,选取温度、p H、摇床转速和培养时间为4个影响因素,以生物量、油脂产量和ARA产量为综合评价指标,进行单因素实验和正交实验。结果表明,影响高山被孢霉突变株12-2-2产ARA的因素主次顺序为:温度﹥培养时间﹥摇床转速﹥p H;最优培养条件为:温度26℃,培养时间7 d,摇床转速160 r/min,p H 8。在最优培养条件下,高山被孢霉突变株12-2-2的生物量为32.31 g/L,油脂产量为12.98 g/L,ARA产量为5.12 g/L。     

高山被孢霉生产ARA发酵条件的优化研究

对ARA产生菌高山被孢霉的培养条件进行了研究,通过摇瓶实验考察了碳源、碳氮比、初始pH值、接种量和微量元素等对ARA的影响。结果发现在培养基中使用葡萄糖为碳源,碳氮比维持在40:1~50:1之间,初始pH6,接种量10%,添加VB1 100 mg/L、VB12 0.5 mg/L、生物素0.5mg/L、泛酸钙120 mg/L和谷氨酸1 g/L是较优配方(优化培养基A)。实验同时对比了使用单一氮源及混合氮源对高山被孢霉发酵产ARA的影响,结果发现使用混合氮源更有利于高山被孢霉发酵产ARA,混合氮源得到的ARA产量是使用单一氮源的2倍,且其含量占总油脂的44.5%,在此基础上获得优化培养基B。     

气升式反应器中高山被孢霉发酵生产花生四烯酸过程的动态温度控制研究

在利用高山被孢霉发酵生产花生四烯酸(Arachidonic Acid,ARA)过程中,考察了不同规模和培养环境下,单一以及动态温度控制对菌体生长和ARA合成的影响。结果表明:相对于机械搅拌罐,利用气升式反应器发酵生产ARA具有明显优势。同时,较高温度(25℃)有利于高山被孢霉菌体生长,而较低温度(16℃)有利于ARA合成。在此基础上进行动态控温发酵,即起始发酵温度25℃,72h后以每12h下降1.5℃至16℃,然后保持16℃至发酵结束。采用此控制策略,ARA产量达到4.7g/L,与单一温度(25℃)控制相比提高了38.2%。      

微生物发酵生产花生四烯酸的研究进展

花生四烯酸是二十碳多不饱和脂肪酸,在有机体中发挥着独特的生物学功能,因此在食品、医药、化妆品等方面有着巨大的应用价值,利用微生物发酵生产花生四烯酸的研究也引起了人们的广泛关注.综述了花生四烯酸的结构、理化特性、代谢、生理功能、应用以及发酵研究的概况.     

响应面法优化深黄被孢霉发酵生产花生四烯酸的培养基条件

为了降低深黄被孢霉YZ-124生产花生四烯酸的成本,研究了不同添加量的玉米黄浆水对发酵的影响,与葡萄糖培养基相比,在发酵培养基中添加一定量的玉米黄浆水对发酵产量无显著影响。在单因素实验的基础上,利用Design Expert设计了响应面实验,研究了葡萄糖浓度、不同添加量的玉米黄浆水和初始pH对花生四烯酸产量的影响。结果表明,最佳的培养基条件是葡萄糖浓度为90g/L、添加体积分数为25%的玉米黄浆水、初始pH6时,花生四烯酸（ARA）产量达到最大,为3.11g/L。      

碳氮比（C/N）对高山被孢霉中花生四烯酸积累的影响

为探究氮源及碳氮比（C/N）对高山被孢霉（Mortierella alpina）中花生四烯酸（ARA）积累的影响,选取无机氮硝酸钠和有机氮尿素为氮源,分别于高、中、低C/N条件下（C/N为40∶ 1、20∶ 1和10∶ 1）进行M.alpina发酵实验。分析发酵过程中菌体生物量（DCW）、发酵液残C量、发酵液残N量的变化,并通过气相色谱质谱联用技术（GC-MS）检测菌体中脂肪酸组分及其含量的动态变化,同时对各分析指标间进行了Pearson相关性分析。结果表明,以硝酸钠为氮源,高C/N条件下所获DCW更高（6.42 g/L）,为低C/N条件下的2.3倍,且高C/N条件下ARA产量也更高（0.21 g/L）,高C/N条件下ARA产量与DCW和N消耗量呈显著正相关。以尿素为氮源,低C/N条件下获得较高的DCW（18.2 g/L）,但因低C/N条件下菌体中ARA含量较低,故ARA产量不高;且相同C/N条件下,DCW和ARA产量远高于以硝酸钠为氮源的;不同C/N条件下,ARA产量与DCW、C消耗量、N消耗量和总脂肪酸含量均呈显著正相关。综上所述,有机氮比无机氮更有利于M.alpina菌体的生长和ARA的积累,且尿素的中C/N条件更有利于提高ARA的产量（0.99 g/L）。     

高产花生四烯酸高山被孢霉的诱变育种研究

通过菌种选育获得具有优良产脂性能的菌株是实现微生物油脂工业化生产的重要前提。利用实验室前期构建的产油丝状真菌快速筛选技术,以前期筛选获得的一株性状优良的高山被孢霉TSM-3为出发菌株,通过常压室温等离子体(ARTP)诱变方法得到能够稳定遗传的高产突变菌株TSM-3-1,其油脂产量和花生四烯酸(AA)产量分别达到5.07 g/L和1.55 g/L,与出发菌株相比分别提高了47.81%和84.52%。将产油丝状真菌快速筛选技术与诱变育种相结合,提高了目标菌株筛选效率并强化了野生型菌株油脂合成能力,为产油丝状真菌菌种选育提供了新颖的研究思路及方法。     

利用响应面分析法优化高山被孢霉M E - 1 生产花生四烯酸培养基成分研究

在利用高山被孢霉ME-1 生产花生四烯酸(ARA)过程中,采用响应面分析法,对摇瓶中的培养基成分进行优化。建立了两个标准的多项式模型：在长达6.5d 发酵过程中,当葡萄糖、酵母膏、KH2PO4 和NaNO3 浓度分别为90.16、12.50、3.80 和3.54g/L 时,生物量将到最大,约36.86g/L;当葡萄糖、酵母膏、KH2PO4 和NaNO3浓度分别为103.16、11.66、3.80 和3.43g/L 时,AA 产量将到最大,约9.65g/L。预测值通过实验得到了充分的证实,预测值和实验结果相关性很好。发酵罐实验结果表明,在高山被孢霉ME-1 大规模发酵生产过程中,对培养基进行优化,将同时引起生物量(发酵5d,约34.21 ± 1.01g/L)和AA 产量(发酵6d,约9.86 ± 0.45g/L)的增加。