花生四烯酸的高效生物合成及定向转化研究

摘要

花生四烯酸(Arachidonic Acid，简称AA)，是ω-6系列多不饱和脂肪酸的代谢枢纽，它参与了人体代谢调控的诸多活动，同时在很多疾病的生理过程中也发挥了作用。鉴于它广泛的应用途径和良好开发前景，使得它巨大的商业价值不容忽视。本文以高山被孢霉M2作为研究对象，以AA高产和高转化率为目标，进行了AA的高效合成和定向转化研究，取得了如下研究结果：
　　 1. 优化培养基的C/N 比为44，初始pH值为6.5，并添加NADPH 调节剂，如豆芽汁、谷氨酸等培养菌体，菌体呈絮状球团状，传质效果良好。同等培养时间下促进了菌体生长和油脂积累，AA 产量是未优化前的1.32 倍。
　　 2. 培养基中添加豆油可以提高油脂产量，但抑制了AA的合成。优化豆油的添加量为0.5%时，AA产量达到3.0 g/L。
　　 3. 选择花生饼粉作为复合氮源可以促进菌体生长和油脂积累，但对AA的合成有明显抑制作用。使用有机溶剂处理后，确定了花生饼粉的活性部位，再选用更为纯净的花生蛋白粉替代花生饼粉，有效的提高了AA的产量。添加25 g/100 ml花生蛋白粉浸汁时AA 产量为5.7 g/L，是未添加花生蛋白粉培养基AA 产量的1.86 倍。
　　 4. 通过对菌体生长及营养物代谢曲线的研究确定了补料的方式。分批补料时次数不宜过多，在发酵2 d后分两次补料最佳。第5 d 糖源消耗较大时，流加补入葡萄糖45 g/L，酵母粉为3 g/L、KNO3和NaNO3 1 g/L进行中期补料使AA 产量达到5.03 g/L。并对高山被孢霉M2 进行10 L发酵罐的放大培养，AA的产量1.87 g/L。
　　 5.发酵结束后对菌体进行低温发酵有利于AA的定向转化。低温发酵在发酵8 d后直接在发酵培养基中进行，低温发酵时间为5 d，温度为18.2 ℃，摇床转速保持在180 r/min 有利于菌体与环境的传质，同时补入葡萄糖20 g/L、KNO3和NaNO3 1 g/L、CaCl2 0.5 g/L、2%的乙醇对AA 产量具有促进作用。