一种在发酵过程中添加过氧化氢和抗坏血酸生产小分子量透明质酸的方法

摘要

一种在发酵过程中添加过氧化氢和抗坏血酸生产小分子量透明质酸的方法，属于氧化还原降解反应在发酵过程优化应用方面的技术领域。本发明采用在发酵过程中(8h)添加过氧化氢(0.1～1.0mmol/g透明质酸)和抗坏血酸(0.05～0.5mmol/g透明质酸)降解透明质酸，发酵液的粘度由对照(不加过氧化氢和抗坏血酸)的300cp降到100～200cp，溶氧浓度由对照的0～1％提高到5％～10％，透明质酸产量也由对照的5.0g/L提高至5.5～6.5g/L，透明质酸的分子量由对照的1,300kDa降到80～200kDa。本发明方法简单、高效，具有重要的工业应用价值，由于发酵液粘度降低，下游的提纯效率提高，生产成本降低。本发明方法生产的小分子量透明质酸可以应用于医药和保健食品领域。

说明书

技术领域

一种在发酵过程中添加过氧化氢和抗坏血酸生产小分子量透明质酸的方法，属于氧化还原降解反应在发酵过程优化应用方面的技术领域。

背景技术

透明质酸是由葡萄糖醛酸和N-乙酰氨基葡萄糖以β-1，3和β-1，4糖苷键连接成的直链线型阴离子粘多糖，1934年由Meyer和Palmer从牛眼玻璃体中分离出来。透明质酸是胞外基质、关节滑液、软骨组织、脐带中的重要成分，在人体中有着重要的生理功能，如调节细胞外液的化学组成、润滑和促进创伤愈合；调节粘着、生长、运动和特异性细胞的激活等。

透明质酸分子量的大小与其生理功能密切相关，例如，透明质酸刺激软骨细胞和淋巴母细胞分化的作用与透明质酸的分子量成反比例关系：分子量在2×10⁵～4×10⁵Da范围内的透明质酸刺激作用最强，而分子量大于10⁶的透明质酸则无刺激作用；高分子量透明质酸可以抑制巨噬细胞的吞噬能力，而低分子量透明质酸可促使巨噬细胞表达一些与炎症有关的因子。与高分子量的透明质酸相比，低分子量的透明质酸会表现出不同的生物学功能：低分子量透明质酸能够刺激血管增生，诱导发炎调节因子的表达，抑制肿瘤的增殖和抗菌作用等。此外，低分子量的透明质酸在保健食品方面也有广泛的应用，在日本和我国台湾均有透明质酸美容保健食品上市，因此，研究低分子量透明质酸的制备具有重要的应用价值和医疗价值。

与此同时，微生物发酵法生产透明质酸属于高粘度发酵，溶氧浓度是透明质酸产量提高的瓶颈。影响发酵液粘度的因素很多，其中透明质酸的分子量影响很大，分子量越大，粘度越高。因此，如若能在发酵过程中降解透明质酸的分子量，则会降低粘度提高溶氧，最终提高透明质酸的产量。本发明在发酵过程中通过添加过氧化氢和抗坏血酸降解透明质酸提高溶氧进而提高透明质酸产量，尚未见文献报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种在发酵过程中添加过氧化氢和抗坏血酸的策略生产小分子量透明质酸的方法，利用本发明能生产分子量在80～200kDa之间的透明质酸。

本发明的技术方案：一种在发酵过程中添加过氧化氢和抗坏血酸生产小分子量透明质酸的方法，在发酵过程中用过氧化氢和抗坏血酸氧化降解高分子量透明质酸，降低发酵液粘度，提高溶氧，进而提高透明质酸产量以及下游提纯效率，所生产的小分子量透明质酸的分子量在80～200kDa之间。

在发酵8h时添加过氧化氢(0.1～1.0mmol/g透明质酸)和抗坏血酸(0.05～0.5mmol/g透明质酸)降解透明质酸，提高溶氧和透明质酸产量。

本发明的有益效果：本发明采用在发酵过程中(8h)添加过氧化氢(0.1～1.0mmol/g透明质酸)和抗坏血酸(0.05～0.5mmol/g透明质酸)降解透明质酸，发酵液的粘度由对照(不加过氧化氢和抗坏血酸)的300cp降到100～200cp，溶氧浓度由对照的0～1％提高到5％～10％，透明质酸产量也由对照的5.0g/L提高至5.5～6.5g/L，透明质酸的分子量由对照的1,300kDa降到80～200kDa。本发明方法简单、高效，具有重要的工业应用价值，由于发酵液粘度降低，下游的提纯效率提高，生产成本降低。本发明方法生产的小分子量透明质酸可以应用于医药和保健食品领域。此外，对于其它的可降解的聚合物的发酵过程优化具有一定的指导和启迪意义。

具体实施方式

对照实施例：本发明所用的菌种为兽疫链球菌Streptococcus zooepidemicusWSH-24，(或记为H-24)(温琦、刘登如、陈坚、堵国成“添加表面活性剂促进兽疫链球菌高产透明质酸”，《化工进展》2006，25(9)，1089～1094；中国专利200610098195.3已公开)，先转斜面在37℃培养箱中培养12小时，然后进行摇瓶发酵14小时，温度37℃，转速200rpm，最后在7L发酵罐中进行发酵16小时，发酵条件为：pH 7.0，搅拌转速200rpm，通气速率1.0vvm。发酵培养基为(g/L)：蔗糖：70；酵母粉：25；MgSO₄·7H₂O：2.0；Na₂HPO₄：6.3；K₂SO₄：7.0。透明质酸的分子量为130万，产量为5.0g/L。

实施例1：发酵罐发酵采用过氧化氢和抗坏血酸添加策略，其余条件同对照实施例。在发酵8h时添加过氧化氢(0.1mmol/g透明质酸)和抗坏血酸(0.05mmol/g透明质酸)。发酵结束时透明质酸产量提高到5.5g/L，分子量为200kDa。

实施例2：发酵罐发酵采用过氧化氢和抗坏血酸添加策略，其余条件同对照实施例。在发酵8h时添加过氧化氢(0.6mmol/g透明质酸)和抗坏血酸(0.3mmol/g透明质酸)。发酵结束时透明质酸产量提高到5.7g/L，分子量为120kDa。

实施例3：发酵罐发酵采用过氧化氢和抗坏血酸添加策略，其余条件同对照实施例。在发酵8h时添加过氧化氢(1.0mmol/g透明质酸)和抗坏血酸(0.5mmol/g透明质酸)。发酵结束时透明质酸产量提高到6.5g/L，分子量为80kDa。