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摘 要

花生四烯酸（ARA）具有很多重要的生理功能，传统来源的ARA油脂产量是非常有限的，且有含量低的劣势，无法满足日益增长的市场需求。然而微生物发酵法生产ARA油脂因具有生产周期短，不受原料限制等明显的优势而受到广泛关注。丝状真菌高山被孢霉（Mortierella alpina）胞内油脂积累量可达到细胞干重的40%以上，ARA在总油脂中含量是目前所报道过的生产菌株中最高的，并且发酵法生产ARA油脂在欧美等发达国家早已实现大规模工业化生产，而我国则还处于起步阶段。本研究针对高山被孢霉产花生四烯酸的发酵策略进行优化。根据高山被孢霉发酵特性，将发酵过程分为四个阶段，在各个阶段用不同的通风量和转速，将溶氧控制在一定的水平。依据多阶段控制策略，发酵结束时，生物量、干重、油含量、ARA含量、ARA净含量分别达到38.453 g/L，16.496g/L，7.912g/L和47.96%。结果显示多阶段控制策略简单并且经济可行，对于今后大规模生产具有指导性的意义。

关键词： 高山被孢霉 生物合成 花生四烯酸 发酵优化

Study on the process of Mortierella alpina fermentation of arachidonic acid-rich oil

Abstract

Arachidonic acid (ARA) has many important physiological functions, the traditional source of ARA oil is very limited, and the content is low,which is unable to meet the growing market demand. The microbial fermentation process of producing ARA oil has the advantages of short production cycle, and is not limited by the raw material.These obvious advantages make it received widespread attention. Intracellular accumulation of grease Mortierella filamentous fungi (Mortierella alpina) can reach the cell dry weight of more than 40%, ARA of the total fat content it is currently reported the highest production strains and fermentation production of ARA oil in Europe and other developed countries have already realized large-scale industrial production, while China is still in its infancy. In this study, we will optimize Mortierella production of arachidonic acid fermentation strategy. According Mortierella alpina fermentation characteristics of mildew, the fermentation process is divided into four stages, each stage in different ventilation and speed, the dissolved oxygen at a certain level. According to a multi-stage control strategy, at the end of fermentation, biomass, dry weight, oil content, ARA content, ARA net content reached 38.453 g / L, 16.496g / L, 7.912g / L and 47.96%. The results show that the multi-stage control strategy is simple and economically viable, large-scale production for the future significance instructive.

Keywords: Mortierella alpina; biosynthesis; arachidonic acid; optimizing fermentation

目 录

摘 要 Ⅰ

Abstract Ⅱ

目 录 Ⅲ

第一章 文献综述 1

1.1 引言 1

1.2 ARA的理化性质及用途 1

1.2.1 ARA的理化性质 1

1.2.2 ARA的用途 2

1.3 微生物发酵合成ARA 2

1.3.1 用于产ARA的微生物 2

1.3.2 微生物产花生四烯酸的主要代谢途径 3

1.3.3ARA的生产现状 4

1.4 ARA的发酵工艺 5

1.4.1 ARA补料发酵工艺 5

1.4.2 花生四烯酸发酵过程中温度的影响 5

1.4.3 花生四烯酸发酵过程中溶氧的影响 6

1.4.4 发酵过程中不同种类的碳源、氮源及碳氮比 6

1.5 高山被孢霉发酵产花生四烯酸油脂的研究 7

第二章 材料和方法 8

2.1实验材料 8

2.1.1实验菌株 8

2.1.2实验仪器 8

2.1.3实验试剂 9

2.1.4 培养基 9

2.1.5 培养条件 10

2.2 分析方法 11

2.3实验方法 11

2.3.1菌体培养方法 11

第三章 结果与讨论 13

3.1.1 高山被孢霉单批次发酵生产ARA 13

3.1.2 高山被孢霉反馈分批补料发酵生产ARA 13

3.1.3高山被孢霉多阶段分批发酵生产ARA 14

第四章 结论与展望 16

4.1 结论 16

4.2 展望 16

参考文献 18

致 谢 20

第一章 文献综述

1.1 引言

1. 引言

花生四烯酸(Arachidonic acid，ARA)主要作为新型营养强化剂用于婴幼儿配方食品中。动物肝脏、猪肾上腺、血液、鱼油和蛋黄等是ARA的传统来源，但动物组织中ARA的含量很低，有异味，且来源非常有限^[1]。过去由于ARA的特性，以及植物来源的 ARA 产品缺乏竞争力，很难商业化生产ARA 产品。现在人们普遍认为，丝状真菌是 ARA商业化生产最有希望的来源，真菌油脂很可能成为第一个满足长期商业需求的产品^[2]。但是一般的发酵策略发酵周期过长不利于工业生产，并且造成ARA产量并不高。本课题通过实时控制培养基中葡萄糖浓度，考察了残糖浓度对ARA合成的影响，从而对发酵工艺以及其他发酵条件优化，进而达到提高产物的目的。

1.2 ARA的理化性质及用途

1.2.1 ARA的理化性质

花生四烯酸(Araehidor,ieaeid,简写为ARA,其结构见图1-1)，花生四烯酸(即5,8,11,14.二十碳四烯酸)是属ω-6系列的长链多不饱和脂肪酸。它是人体中合成前列腺素、凝血噁烷、环前列腺素以及白三烯的重要前体物质，具有多种生理活性^[3]。

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