CN103642858A - 一种调控油脂酵母发酵产生的微生物油脂的脂肪酸组成的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种调控油脂酵母发酵产生的微生物油脂的脂肪酸组成的方法，包括以下步骤:在适合油脂酵母油脂发酵的发酵培养基中添加C1～C5的短链水溶性有机酸，得到含有短链水溶性有机酸的发酵培养基；油脂酵母在含有短链水溶性有机酸的发酵培养基中进行油脂发酵；发酵后通过有机溶剂提取微生物油脂，从而获得脂肪酸组成改变的微生物油脂。本发明不依靠分子生物学手段、简单可行，避免了使用分子生物学手段改造油脂酵母发酵产生的微生物油脂脂肪酸组成需要较长的改造周期。
Description
技术领域：
本发明涉及生物化工领域，具体涉及一种调控油脂酵母发酵产生的微生物油脂的脂肪酸组成的方法。
背景技术：
微生物油脂，又称单细胞油脂(Single Cell Oil,SCO)，是指由微生物在一定条件下合成并储存在菌体内的甘油脂，其脂肪酸组成与一般的植物油脂相似，主要是C16、C18系脂肪酸，如棕榈酸、硬脂酸、油酸和亚麻酸等。某些微生物如细菌、酵母、霉菌、微藻能够利用碳水化合物、碳氢化合物和普通油脂作为碳源积累大量油脂，如果油脂积累量能超过细胞干重的20%的微生物，即称为产油微生物(Oleaginous microorganisms)。
长期以来，微生物油脂作为一种重要的油脂原料，一直是生物化工重要的研究对象。微生物油脂可以用作食品上重要油脂的替代品(如可可脂等)，还可以提供有益人类健康的各类功能性油脂，最近，微生物油脂还被用于生物柴油的原料。总体而言，微生物油脂的油脂脂肪酸组成决定了微生物油脂的用途。通过现代分子生物学手段可以改变菌株油脂的结构与组成，但基因改造一般周期较长，且对于油脂微生物，有效的生物分子信息不多。因此，寻找一种简单、高效、周期短的微生物油脂改造方法十分重要。
发明内容：
本发明的目的是提供一种调控油脂酵母发酵产生的微生物油脂的脂肪酸组成的方法。
本发明是通过以下技术方案予以实现的：
一种调控油脂酵母发酵产生的微生物油脂的脂肪酸组成的方法，包括以下步骤:
a、在适合油脂酵母油脂发酵的发酵培养基中添加C1～C5的短链水溶性有机酸，得到含有短链水溶性有机酸的发酵培养基；所述短链水溶性有机酸的添加量为1-30g/L；
b、油脂酵母在步骤a得到的含有短链水溶性有机酸的发酵培养基中进行油脂发酵，培养温度20-35℃，初始发酵pH为4.5-9.0，油脂酵母的接种体积跟发酵培养基的体积比为1-20%；
c、发酵后通过有机溶剂提取微生物油脂，从而获得脂肪酸组成改变的微生物油脂。
所述适合油脂酵母油脂发酵的发酵培养基包括适合油脂酵母油脂发酵的一切天然培养基、半合成培养基与合成培养基（参见文献Huang et al.,Biotechnology Advances,2013,31,129-139;Papanikolaou et al.,European Journal of Lipid Science and Technology,113,1031-1051）。
所述C1～C5的短链水溶性有机酸优选为乙酸、甲酸、丁酸或乙酰丙酸。
所述油脂酵母选自皮状丝孢酵母、粘红酵母、圆红冬孢酵母、斯达油脂酵母、浅白隐球酵母、解脂亚罗酵母、Trichosporon dermatis、Trichosporon coremiiforme中的任一种。
所述微生物油脂的提取方法为适合油脂酵母的油脂提取方法为现有技术，如专利号为201210132659.3所公开的方法，有机溶剂选自氯仿/甲醇、正己烷/甲醇或者石油醚/甲醇等亲疏水性两相溶剂。
本发明提供了一种调控油脂酵母发酵产生的微生物油脂的脂肪酸组成的方法，不依靠分子生物学手段、简单可行，避免了使用分子生物学手段改造油脂酵母发酵产生的微生物油脂脂肪酸组成需要较长的改造周期。
具体实施方式：
以下是对本发明的进一步说明，而不是对本发明的限制。
实施例1：
种子培养基(g/L)：木糖20，蛋白胨10，酵母抽提物10，pH6.0。
含有甲酸的发酵培养基(g/L)：葡萄糖2.9，木糖37.9，阿拉伯糖4.9，蛋白胨1.8，酵母抽提物0.5，MgSO4·7H2O0.3，KCl0.4，MnSO4·H2O0.003，CuSO4·5H2O0.003，甲酸18；pH7.0。
对照组发酵培养基中不添加任何有机酸。
接种2或3环皮状丝孢酵母到装有50mL的活化后的种子培养基的250mL锥形瓶中，在28℃下150r/min培养24h，得到强壮的种子液。将跟发酵培养基的体积比为5%的种子液接种于装有50mL含有甲酸的发酵培养基的250mL锥形瓶中，28℃培养8天。发酵后通过有机溶剂提取微生物油脂。
实验结果：按质量分数计，在不添加甲酸的发酵培养基中，皮状丝孢酵母发酵产生的微生物油脂的脂肪酸组成为：软脂酸38.2%、硬脂酸14.8%、油酸31.1%、其它15.9%，在添加18g/L甲酸的发酵培养基中，皮状丝孢酵母发酵产生的微生物油脂的脂肪酸组成为：软脂酸57.6%、硬脂酸23.5%、油酸0%、其它18.9%，结果说明添加甲酸能够显著改变皮状丝孢酵母发酵产生的微生物油脂的脂肪酸组成。
实施例2：
参照实施例1，不同之处在于，发酵培养基中添加15g/L乙酸代替18g/L的甲酸，种子液培养是在25℃而不是28℃，种子液以1%的接种量（种子液的接种体积跟发酵培养基的体积比为1%）接种于装有50mL含乙酸的发酵培养基的250mL锥形瓶中，25℃，培养9天。
实验结果：按质量分数计，在不添加乙酸的发酵培养基中，皮状丝孢酵母发酵产生的微生物油脂的脂肪酸组成为：软脂酸38.2%、硬脂酸14.8%、油酸31.1%、其它15.9%，在添加有15g/L乙酸的发酵培养基中，皮状丝孢酵母发酵产生的微生物油脂的脂肪酸组成为：软脂酸33.7%、硬脂酸24.5%、油酸31.1%、其它10.8%，这说明添加乙酸能够部分改变皮状丝孢酵母发酵产生的微生物油脂的脂肪酸组成。
实施例3：
参照实施例1，不同之处在于，发酵培养基中添加1g/L丁酸代替18g/L的甲酸，pH为9.0，种子液培养是在30℃而不是28℃，种子液以20%的接种量（种子液的接种体积跟发酵培养基的体积比为20%）接种于装有50mL含丁酸的发酵培养基的250mL锥形瓶中，28℃，培养7天。
实验结果：按质量分数计，在不添加丁酸的发酵培养基中，皮状丝孢酵母发酵产生的微生物油脂的脂肪酸组成为：软脂酸38.2%、硬脂酸14.8%、油酸31.1%、其它15.9%，在添加有1g/L丁酸的发酵培养基中，皮状丝孢酵母发酵产生的微生物油脂的脂肪酸组成为：软脂酸57.6%、硬脂酸27.7%、其它14.7%，这说明添加丁酸能够显著改变皮状丝孢酵母发酵产生的微生物油脂的脂肪酸组成。
实施例4：
参照实施例1，不同之处在于，发酵培养基中添加30g/L乙酰丙酸代替18g/L的甲酸，pH为4.5。
实验结果：按质量分数计，在不添加乙酰丙酸的发酵培养基中，皮状丝孢酵母发酵产生的微生物油脂的脂肪酸组成为：软脂酸38.2%、硬脂酸14.8%、油酸31.1%、其它15.9%，在添加有30g/L乙酰丙酸的发酵培养基中，皮状丝孢酵母发酵产生的微生物油脂的脂肪酸组成为：软脂酸34.7%、硬脂酸13.8%、油酸41.1%、亚油酸5.2%，其它5.2%，这说明添加乙酰丙酸能够部分改变皮状丝孢酵母发酵产生的微生物油脂的脂肪酸组成。
实施例5：
参照实施例1，不同之处在于：发酵培养基(g/L)：玉米芯稀酸水解液(糖浓度为45g/l)，甲酸15；pH6.5。
实验结果：按质量分数计，在不添加甲酸的发酵培养基中，皮状丝孢酵母发酵产生的微生物油脂的脂肪酸组成为：软脂酸36.3%、硬脂酸23.5%、油酸28.0%、其它12.2%，在添加15g/L甲酸的发酵培养基中，皮状丝孢酵母发酵产生的微生物油脂的脂肪酸组成为：软脂酸45.4%、硬脂酸20.2%、油酸16.3%、其它18.1%，这说明添加甲酸能够显著改变皮状丝孢酵母发酵产生的微生物油脂的脂肪酸组成。
实施例6：
参照实施例1，不同之处在于：发酵培养基(g/L)：玉米芯稀酸水解液(糖浓度为45g/l)，MgSO4·7H2O0.3，KCl0.4，MnSO4·H2O0.003，CuSO4·5H2O0.003，丁酸3；pH7.5。
实验结果：按质量分数计，在不添加丁酸的发酵培养基中，皮状丝孢酵母发酵产生的微生物油脂的脂肪酸组成为：软脂酸34.2%、硬脂酸15.9%、油酸38.9%、其它11.0%，在添加3g/L丁酸的发酵培养基中，皮状丝孢酵母发酵产生的微生物油脂的脂肪酸组成为：软脂酸59.1%、硬脂酸26.2%、油酸0%、其它14.7%，这说明添加丁酸能够显著改变皮状丝孢酵母发酵产生的微生物油脂的脂肪酸组成。
实施例7：
参照实施例1，不同之处在于：发酵培养基(g/L)：木糖37.9、葡萄糖2.9、阿拉伯糖4.9、蛋白胨1.8、酵母粉0.5、KH2P3O40.3、MgSO40.4、乙酸15，pH7.0。
用粘红酵母代替皮状丝孢酵母发酵，种子液接种于装有50mL含乙酸的发酵培养基的250mL锥形瓶中，20-35℃，培养7天。
实验结果：按质量分数计，在不添加乙酸的发酵培养基中，粘红酵母发酵产生的微生物油脂的脂肪酸组成为：软脂酸38.7%、硬脂酸5.9%、油酸46.7%、其它8.7%，在添加15g/L乙酸的发酵培养基中，粘红酵母发酵产生的微生物油脂的脂肪酸组成为：软脂酸55.8%、硬脂酸7.6%、油酸25.5%、其它11.1%，这说明添加乙酸能够显著改变粘红酵母发酵产生的微生物油脂的脂肪酸组成。
实施例8：
参照实施例1，不同之处在于：发酵培养基(g/L)：木糖37.9、葡萄糖2.9、阿拉伯糖4.9、蛋白胨1.8、酵母粉0.5、KH2P3O40.3、MgSO40.4、甲酸15，pH7.0。
用Trichosporon dermatis代替皮状丝孢酵母发酵，种子液接种于装有50mL含甲酸的发酵培养基的250mL锥形瓶中，20-35℃，培养7天。
实验结果：按质量分数计，在不添加甲酸的发酵培养基中，Trichosporon dermatis发酵产生的微生物油脂的脂肪酸组成为：软脂酸28.7%、硬脂酸12.9%、油酸45.9%、亚油酸7.4%、其它5.1%，在添加15g/L甲酸的发酵培养基中，Trichosporon dermatis发酵产生的微生物油脂的脂肪酸组成为：软脂酸37.1%、硬脂酸10.2%、油酸41.1%、亚油酸6.8%、其它4.9%，这说明添加甲酸能够改变Trichosporon dermatis发酵产生的微生物油脂的脂肪酸组成。
实施例9：
参照实施例1，不同之处在于：发酵培养基(g/L)：木糖37.9、葡萄糖2.9、阿拉伯糖4.9、蛋白胨1.8、酵母粉0.5、KH2P3O40.3、MgSO40.4、乙酸15，pH7.0。用浅白隐球酵母代替皮状丝孢酵母发酵，种子液接种于装有50mL含乙酸的发酵培养基的250mL锥形瓶中，20-35℃，培养7天。
实验结果：按质量分数计，在不添加乙酸的发酵培养基中，浅白隐球酵母发酵产生的微生物油脂的脂肪酸组成为：软脂酸39.9%、硬脂酸4.6%、油酸38.1%、亚油酸14.5%、其它2.9%，在添加15g/L乙酸的发酵培养基中，浅白隐球酵母发酵产生的微生物油脂脂的肪酸组成为：软脂酸30.5%、硬脂酸17.3%、油酸34.5%、亚油酸12.5%、其它5.1%，这说明添加乙酸能够改变浅白隐球酵母发酵产生的微生物油脂的脂肪酸组成。
实施例10：
参照实施例1，不同之处在于：发酵培养基(g/L)：木糖37.9、葡萄糖2.9、阿拉伯糖4.9、蛋白胨1.8、酵母粉0.5、KH2P3O40.3、MgSO40.4、乙酸15，pH7.0。用圆红冬孢酵母代替皮状丝孢酵母发酵，种子液接种于装有50mL含乙酸的发酵培养基的250mL锥形瓶中，20-35℃，培养7天。
实验结果：按质量分数计，在不添加乙酸的发酵培养基中，圆红冬孢酵母发酵产生的微生物油脂的脂肪酸组成为：软脂酸50.8%、硬脂酸10.1%、油酸29.6%、其它9.6%，在添加15g/L乙酸的发酵培养基中，圆红冬孢酵母发酵产生的微生物油脂的脂肪酸组成为：软脂酸23.2%、硬脂酸22.3%、油酸47.8%、其它6.8%，这说明添加乙酸能够显著改变圆红冬孢酵母发酵产生的微生物油脂的脂肪酸组成。
实施例11：
参照实施例1，不同之处在于：发酵培养基(g/L)：木糖37.9、葡萄糖2.9、阿拉伯糖4.9、蛋白胨1.8、酵母粉0.5、KH2P3O40.3、MgSO40.4、乙酸15，pH7.0。用解脂亚罗酵母代替皮状丝孢酵母发酵，种子液接种于装有50mL含乙酸的发酵培养基的250mL锥形瓶中，20-35℃，培养7天。
实验结果：按质量分数计，在不添加乙酸的发酵培养基中，解脂亚罗酵母发酵产生的微生物油脂的脂肪酸组成为：软脂酸25.9%、棕榈油酸11.3%、硬脂酸6.4%、油酸33.4%、亚油酸15.7%、其它7.3%，在添加15g/L乙酸的发酵培养基中，解脂亚罗酵母发酵产生的微生物油脂的脂肪酸组成为：软脂酸14.8%、棕榈油酸20.1%、硬脂酸4.1%、油酸40.9%、亚油酸10.4%、其它9.7%，这说明添加乙酸能够改变解脂亚罗酵母发酵产生的微生物油脂的脂肪酸组成。
实施例12：
参照实施例1，不同之处在于：发酵培养基(g/L)：木糖37.9、葡萄糖2.9、阿拉伯糖4.9、蛋白胨1.8、酵母粉0.5、KH2P3O40.3、MgSO40.4、乙酸15，pH7.0。用斯达油脂酵母代替皮状丝孢酵母发酵，种子液接种于装有50mL含乙酸的发酵培养基的250mL锥形瓶中，20-35℃，培养7天。
实验结果：按质量分数计，在不添加乙酸的发酵培养基中，斯达油脂酵母发酵产生的微生物油脂的脂肪酸组成为：软脂酸39.9%、棕榈油酸3.8%、硬脂酸6.3%、油酸47.0%、亚油酸1.4%、其它1.6%，在添加15g/L乙酸的发酵培养基中，斯达油脂酵母发酵产生的微生物油脂的脂肪酸组成为：软脂酸43.6%、棕榈油酸2.3%、硬脂酸6.7%、油酸37.1%、亚油酸6.9%、其它3.3%，这说明添加乙酸能够改变斯达油脂酵母发酵产生的微生物油脂的脂肪酸组成。
实施例13：
参照实施例1，不同之处在于：发酵培养基(g/L)：木糖37.9、葡萄糖2.9、阿拉伯糖4.9、蛋白胨1.8、酵母粉0.5、KH2P3O40.3、MgSO40.4、乙酸15，pH7.0。用Trichosporon coremiiforme代替皮状丝孢酵母发酵，种子液接种于装有50mL含乙酸的发酵培养基的250mL锥形瓶中，20-35℃，培养7天。
实验结果：按质量分数计，在不添加乙酸的发酵培养基中，Trichosporon coremiiforme发酵产生的微生物油脂的脂肪酸组成为：软脂酸21.6%、硬脂酸17.7%、油酸45.6%、亚油酸8.6%、其它6.6%，在添加15g/L乙酸的发酵培养基中，Trichosporon coremiiforme发酵产生的微生物油脂的脂肪酸组成为：软脂酸29.8%、硬脂酸23.1%、油酸40.8%、亚油酸3.6%、其它2.7%，这说明添加乙酸能够改变Trichosporon coremiiforme发酵产生的微生物油脂的脂肪酸组成。
Claims (3)
1.一种调控油脂酵母发酵产生的微生物油脂的脂肪酸组成的方法，其特征在于，包括以下
步骤:
a、在适合油脂酵母油脂发酵的发酵培养基中添加C1～C5的短链水溶性有机酸，得到含有短链水溶性有机酸的发酵培养基；所述短链水溶性有机酸的添加量为1-30g/L；
b、油脂酵母在步骤a得到的含有短链水溶性有机酸的发酵培养基中进行油脂发酵，培养温度20-35℃，初始发酵pH为4.5-9.0，油脂酵母的接种体积跟发酵培养基的体积比为1-20%；
c、发酵后通过有机溶剂提取微生物油脂，从而获得脂肪酸组成改变的微生物油脂。
2.根据权利要求1所述的调控油脂酵母发酵产生的微生物油脂的脂肪酸组成的方法,其特征在于，所述C1～C5的短链水溶性有机酸选自乙酸、甲酸、丁酸或乙酰丙酸。
3.根据权利要求1或2所述的调控油脂酵母发酵产生的微生物油脂的脂肪酸组成的方法,其特征在于，所述油脂酵母选自皮状丝孢酵母、粘红酵母、圆红冬孢酵母、斯达油脂酵母、浅白隐球酵母、解脂亚罗酵母、Trichosporon dermatis、Trichosporon coremiiforme中的任一种。
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