CN104212846A - 利用廉价豆粕为氮源发酵裂殖壶菌生产dha的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种利用廉价豆粕为氮源发酵裂殖壶菌生产DHA的方法，属于发酵工程领域。本发明的技术要点在于所述的发酵培养基中的廉价氮源为豆粕水解液，且其总氮含量等于发酵时微生物所需的总氮含量。按照本发明配置的培养基与常规培养基发酵能力相当。通过本发明提供的利用廉价氮源发酵裂殖壶菌生产DHA的方法，减少了酵母粉用量，降低了裂殖壶菌生产DHA的生产成本。

Description

利用廉价豆粕为氮源发酵裂殖壶菌生产DHA的方法

技术领域：

本发明属于发酵工程领域，涉及一种利用廉价豆粕为氮源发酵裂殖壶菌生产DHA的方法。

背景技术：

二十二碳六烯酸(22∶6n-3)(DHA)是一种重要的ω-3系列多不饱和脂肪酸(ω-3polyunsaturated fatty acids)，具有促进婴幼儿智力和视力发育、预防心血管疾病、抗癌、抗炎、增强免疫力等功效。深海鱼油是ω-3多不饱和脂肪酸的传统主要来源，但是存在着诸多问题，例如品质不稳定、外源性污染、气味不良、纯化成本高等，鱼油中含有的EPA和胆固醇也使其不适于添加入孕婴食品中。相反，微生物油脂(single cell oils，SCO)不但容易实现大规模生产，同时还克服了传统鱼油普遍存在受地域和气候条件制约的问题，应用前景广阔。

裂殖壶菌(Schizochytrium)属于破囊壶菌科的一类海洋微藻，是目前工业化生产DHA的理想物种之一。裂殖壶菌胞内可积累大量脂肪，且70％以甘油三酯形式存在，其中DHA可以占到总脂肪酸的35～45％。同时，裂殖壶菌油脂还含有许多生理活性物质，如色素(β-胡萝卜素、叶黄素、虾青素等)、角鲨烯和甾醇等。Schizochytrium藻油的安全性已得到美国FDA认可，2012年3月我国卫生部出台了《食品营养强化剂使用标准》GB14880-2012，批准Schizochytrium藻油DHA可用于婴幼儿配方食品。

裂殖壶菌属于异养型微生物，酵母浸膏、酵母粉、蛋白胨和豆粕都是裂殖壶菌发酵生产DHA的良好氮源，其中酵母浸膏为最适氮源。传统工业化生产藻油DHA主要应用酵母浸膏，但是生产1吨DHA油脂大约需要消耗0.127吨酵母浸膏，使得当前藻油DHA的生产成本非常高。

发明内容：

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

鉴于上述和/或现有利用氮源发酵裂殖壶菌生产DHA的方法中存在的问题，提出了本发明。

本发明的技术目的是提供一种利用廉价豆粕为氮源发酵裂殖壶菌生产DHA的方法，使得该方法可以以廉价氮源替代或减少酵母粉等昂贵氮源的用量，以降低DHA的生产成本。

在了解目前氮源使用情况以及成本后，本发明的技术方案为：一种利用廉价豆粕为氮源发酵裂殖壶菌生产DHA的方法，包括利用廉价氮源配制发酵培养基、接入种子液发酵培养制备DHA，其特征在于所述的发酵培养基中的廉价豆粕为氮源，且其总氮含量等于发酵时微生物所需的总氮含量。

作为本发明所述利用廉价豆粕为氮源发酵裂殖壶菌生产DHA的方法的一种优选方案，其中：所述种子培养基包括葡萄糖、酵母浸膏、谷氨酸钠、Na₂SO₄、KH₂PO₄、MgSO₄·7H₂O、VB₁、VB₆、VB₁₂。

作为本发明所述利用廉价豆粕为氮源发酵裂殖壶菌生产DHA的方法的一种优选方案，其中：所述发酵培养基包括葡萄糖、酵母浸膏、谷氨酸钠、Na₂SO₄、KH₂PO₄、MgSO₄·7H₂O、VB₁、VB₆、VB₁₂。

作为本发明所述利用廉价豆粕为氮源发酵裂殖壶菌生产DHA的方法的一种优选方案，其中：所述利用种子培养基培养裂殖壶菌种子液的步骤是将裂殖壶菌以5-10％的接种量接入种子培养基中，培养温度为25-30℃，pH值为6-8，转速为180-220rpm，振荡培养时间为3-5天。

本发明的技术要点即在于选择了廉价的氮源来代替现有技术的DHA发酵常规培养基中的氮源。而常规的氮源通常是酵母浸膏、酵母粉、蛋白胨等价格昂贵的氮源。而本发明通过对豆粕进行预处理、水解得到其水解液，并考察廉价氮源对发酵的影响，廉价氮源与酵母浸膏的联用对发酵的影响。根据廉价氮源的特性进行预处理和水解，然后根据微生物生长所需的总氮含量加入与之总氮含量相等的氮源或者氮源水解液，或者加入氮源与酵母浸膏的混合物，替代了传统的高价氮源，实现了同样产率的DHA的发酵生产。

利用本发明的方法，碳源及其他无机盐等营养成分与常规培养基完全相同，并且在相同的发酵条件下进行微生物发酵，实验结果证明按照本发明配制的培养基与常规培养基发酵能力相当。通过本发明提供的利用廉价豆粕为氮源发酵裂殖壶菌生产DHA的方法，减少了酵母浸膏的用量，降低了DHA生产成本。

其中，本发明所述的豆粕水解液的制备方法为：

(1)磷酸预处理；

(2)酶水解处理后，离心得到的上清液。

其中所述的磷酸预处理方法是指：将豆粕粉按固液质量比1∶10制成豆粕粉水溶液，在豆粕粉水溶液中按33.3μL/g干物料加入85％的磷酸于90℃下预处理10min。

所述的酶水解处理是指：用2mol/LNaOH溶液将磷酸预处理之后的豆粕粉溶液的pH调至8.0，按4.17mg/g干物料加入碱性蛋白酶(诺维信公司生产)，于55℃下水解24h。

本发明的另一个有益效果在于豆粕是油脂加工行业主要的副产物，含有丰富的蛋白、氨基酸以及B族维生素等微生物生长所需的营养成分，可以减少酵母浸膏、酵母粉、蛋白胨等昂贵氮源的用量，并且价格低廉，来源广泛，能有效地降低DHA的生产成本。

具体实施方式：

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合具体实施例对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例

实施例1：：利用酵母浸膏单一氮源发酵生产DHA

裂殖壶菌种子培养基：葡萄糖50g/L、酵母浸膏3g/L、谷氨酸钠5g/L、Na₂SO₄15g/L、KH₂PO₄3g/L、MgSO₄·7H₂O 3g/L、VB₁0.005g/L、VB₆0.002g/L、VB₁₂0.005g/L。

裂殖壶菌发酵培养基：葡萄糖100g/L、酵母浸膏5g/L、谷氨酸钠15g/L、Na₂SO₄15g/L、KH₂PO₄3g/L、MgSO₄·7H₂O 3g/L、VB₁0.008g/L、VB₆0.002g/L、VB₁₂0.008g/L。

种子培养两代，每代在装液量50mL/250mL三角瓶中进行，接种量8％(V/V)，25℃、200rpm下摇床培养48h。第二代种子按8％(V/V)的接种量接入装液量50mL/250mL三角瓶中，发酵条件为25℃、200rpm。

实验结果如表1所示：

实施例2：利用豆粕水解液为单一氮源发酵生产DHA

表2为豆粕粉和豆粕水解液总氮含量以及在发酵培养基中的用量

将豆粕进行水解，水解条件如下：将豆粕按固液质量比1∶10制成豆粕水溶液，在豆粕水溶液中按33.3μL/g干物料加入85％的磷酸于90℃下预处理10min，用2mol/LNaOH溶液将pH调至8.0，按4.17mg/g干物料加入碱性蛋白酶(诺维信公司生产)，于55℃下水解24h。水解结束后留上清备用。

裂殖壶菌种子培养基如实施例1所述。

裂殖壶菌发酵培养基中，氮源为9.23g/L豆粕或260.9ml/L豆粕水解液，其余组成如实施例1所述。

裂殖壶菌培养方法如实施例1所述。

实验结果如表3所示：

Claims (5)

1.一种利用廉价豆粕为氮源发酵裂殖壶菌生产DHA的方法，包括利用廉价氮源配制发酵培养基、接入种子液发酵培养制备DHA，其特征在于所述的发酵培养基中的廉价豆粕为氮源，且其总氮含量等于发酵时微生物所需的总氮含量。

2.根据权利要求1所述的利用廉价豆粕为氮源发酵裂殖壶菌生产DHA的方法，其特征在于所述的豆粕水解液的制备方法为：

(1)磷酸预处理；

(2)酶水解处理后，离心得到的上清液。

3.据权利要求2所述的利用廉价豆粕为氮源发酵裂殖壶菌生产DHA的方法，其特征在于所述的步骤(1)的磷酸预处理方法是指：将豆粕粉按固液质量比1∶10制成豆粕粉水溶液，在豆粕粉水溶液中按33.3μL/g干物料加入85％的磷酸于90℃下预处理10min。

4.据权利要求2所述的利用豆粕为氮源发酵裂殖壶菌生产DHA的方法，其特征在于所述的步骤(2)的酶水解处理方法是：用2mol/LNaOH溶液将磷酸预处理之后的豆粕粉溶液的pH调至8.0，按4.17mg/g干物料加入碱性蛋白酶，于55℃下水解24h。

5.根据权利要求1所述的利用豆粕为氮源发酵裂殖壶菌生产DHA的方法，其特征在于所述的廉价氮源是豆粕水解液或豆粕水解液与酵母浸膏联用的混合物。