一種調(diào)控油脂酵母發(fā)酵產(chǎn)生的微生物油脂的脂肪酸組成的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種調(diào)控油脂酵母發(fā)酵產(chǎn)生的微生物油脂的脂肪酸組成的方法，包括以下步驟:在適合油脂酵母油脂發(fā)酵的發(fā)酵培養(yǎng)基中添加C1～C5的短鏈水溶性有機酸，得到含有短鏈水溶性有機酸的發(fā)酵培養(yǎng)基；油脂酵母在含有短鏈水溶性有機酸的發(fā)酵培養(yǎng)基中進行油脂發(fā)酵；發(fā)酵后通過有機溶劑提取微生物油脂，從而獲得脂肪酸組成改變的微生物油脂。本發(fā)明不依靠分子生物學(xué)手段、簡單可行，避免了使用分子生物學(xué)手段改造油脂酵母發(fā)酵產(chǎn)生的微生物油脂脂肪酸組成需要較長的改造周期。
【專利說明】一種調(diào)控油脂酵母發(fā)酵產(chǎn)生的微生物油脂的脂肪酸組成的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】:
[0001]本發(fā)明涉及生物化工領(lǐng)域，具體涉及一種調(diào)控油脂酵母發(fā)酵產(chǎn)生的微生物油脂的脂肪酸組成的方法。
【背景技術(shù)】:
[0002]微生物油脂，又稱單細胞油脂(Single Cell Oil, SCO)，是指由微生物在一定條件下合成并儲存在菌體內(nèi)的甘油脂，其脂肪酸組成與一般的植物油脂相似，主要是ci6、C18系脂肪酸，如棕櫚酸、硬脂酸、油酸和亞麻酸等。某些微生物如細菌、酵母、霉菌、微藻能夠利用碳水化合物、碳氫化合物和普通油脂作為碳源積累大量油脂，如果油脂積累量能超過細胞干重的20%的微生物，即稱為產(chǎn)油微生物(Oleaginous microorganisms)。
[0003]長期以來，微生物油脂作為一種重要的油脂原料，一直是生物化工重要的研究對象。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)，還可以提供有益人類健康的各類功能性油脂，最近，微生物油脂還被用于生物柴油的原料?？傮w而言，微生物油脂的油脂脂肪酸組成決定了微生物油脂的用途。通過現(xiàn)代分子生物學(xué)手段可以改變菌株油脂的結(jié)構(gòu)與組成，但基因改造一般周期較長，且對于油脂微生物，有效的生物分子信息不多。因此，尋找一種簡單、高效、周期短的微生物油脂改造方法十分重要。

【發(fā)明內(nèi)容】
: [0004]本發(fā)明的目的是提供一種調(diào)控油脂酵母發(fā)酵產(chǎn)生的微生物油脂的脂肪酸組成的方法。
[0005]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)的:
[0006]一種調(diào)控油脂酵母發(fā)酵產(chǎn)生的微生物油脂的脂肪酸組成的方法，包括以下步驟:
[0007]a、在適合油脂酵母油脂發(fā)酵的發(fā)酵培養(yǎng)基中添加Cl~C5的短鏈水溶性有機酸，得到含有短鏈水溶性有機酸的發(fā)酵培養(yǎng)基；所述短鏈水溶性有機酸的添加量為l_30g/L ；
[0008]b、油脂酵母在步驟a得到的含有短鏈水溶性有機酸的發(fā)酵培養(yǎng)基中進行油脂發(fā)酵，培養(yǎng)溫度20-35°C，初始發(fā)酵pH為4.5-9.0，油脂酵母的接種體積跟發(fā)酵培養(yǎng)基的體積比為1-20% ；
[0009]C、發(fā)酵后通過有機溶劑提取微生物油脂，從而獲得脂肪酸組成改變的微生物油脂。
[0010]所述適合油脂酵母油脂發(fā)酵的發(fā)酵培養(yǎng)基包括適合油脂酵母油脂發(fā)酵的一切天然培養(yǎng)基、半合成培養(yǎng)基與合成培養(yǎng)基(參見文獻Huang et al., Biotechnology Advances, 2013, 31, 129-139;Papanikolaou et al., European Journal of Lipid Science andTechnology,113， 1031-1051)。
[0011]所述Cl~C5的短鏈水溶性有機酸優(yōu)選為乙酸、甲酸、丁酸或乙酰丙酸。
[0012]所述油脂酵母選自皮狀絲孢酵母、粘紅酵母、圓紅冬孢酵母、斯達油脂酵母、淺白隱球酵母、解脂亞羅酵母、Trichosporon dermatis、Trichosporon coremiiforme 中的任一種。
[0013]所述微生物油脂的提取方法為適合油脂酵母的油脂提取方法為現(xiàn)有技術(shù)，如專利號為201210132659.3所公開的方法，有機溶劑選自氯仿/甲醇、正己烷/甲醇或者石油醚/甲醇等親疏水性兩相溶劑。
[0014]本發(fā)明提供了一種調(diào)控油脂酵母發(fā)酵產(chǎn)生的微生物油脂的脂肪酸組成的方法，不依靠分子生物學(xué)手段、簡單可行，避免了使用分子生物學(xué)手段改造油脂酵母發(fā)酵產(chǎn)生的微生物油脂脂肪酸組成需要較長的改造周期。
【具體實施方式】:
[0015]以下是對本發(fā)明的進一步說明，而不是對本發(fā)明的限制。
[0016]實施例1:
[0017]種子培養(yǎng)基(g/L):木糖20，蛋白胨10，酵母抽提物10，pH6.0。
[0018]含有甲酸的發(fā)酵培養(yǎng)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，MgSO4.7Η200.3，KC10.4，MnSO4.H2O0.003，CuSO4.5Η200.003，甲酸 18 ;ρΗ7.0。
[0019]對照組發(fā)酵培養(yǎng)基中不添加任何有機酸。
[0020]接種2或3環(huán)皮狀絲孢酵母到裝有50mL的活化后的種子培養(yǎng)基的250mL錐形瓶中，在28°C下150r/min培養(yǎng)24h，得到強壯的種子液。將跟發(fā)酵培養(yǎng)基的體積比為5%的種子液接種于裝有50mL含有甲酸的發(fā)酵培養(yǎng)基的250mL錐形瓶中，28°C培養(yǎng)8天。發(fā)酵后通過有機溶劑提取微生物油脂。
[0021]實驗結(jié)果:按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計，在不添加甲酸的發(fā)酵培養(yǎng)基中，皮狀絲孢酵母發(fā)酵產(chǎn)生的微生物油脂的脂肪酸組成為:軟脂酸38.2%、硬脂酸14.8%、油酸31.1%、其它15.9%，在添加18g/L甲酸的發(fā)酵培養(yǎng)基中，皮狀絲孢酵母發(fā)酵產(chǎn)生的微生物油脂的脂肪酸組成為:軟脂酸57.6%、硬脂酸23.5%、油酸0%、其它18.9%，結(jié)果說明添加甲酸能夠顯著改變皮狀絲孢酵母發(fā)酵產(chǎn)生的微生物油脂的脂肪酸組成。
[0022]實施例2:
[0023]參照實施例1，不同之處在于，發(fā)酵培養(yǎng)基中添加15g/L乙酸代替18g/L的甲酸，種子液培養(yǎng)是在25°C而不是28°C，種子液以1%的接種量(種子液的接種體積跟發(fā)酵培養(yǎng)基的體積比為1%)接種于裝有50mL含乙酸的發(fā)酵培養(yǎng)基的250mL錐形瓶中，25°C，培養(yǎng)9天。
[0024]實驗結(jié)果:按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計，在不添加乙酸的發(fā)酵培養(yǎng)基中，皮狀絲孢酵母發(fā)酵產(chǎn)生的微生物油脂的脂肪酸組成為:軟脂酸38.2%、硬脂酸14.8%、油酸31.1%、其它15.9%，在添加有15g/L乙酸的發(fā)酵培養(yǎng)基中，皮狀絲孢酵母發(fā)酵產(chǎn)生的微生物油脂的脂肪酸組成為:軟脂酸33.7%、硬脂酸24.5%、油酸31.1%、其它10.8%，這說明添加乙酸能夠部分改變皮狀絲孢酵母發(fā)酵產(chǎn)生的微生物油脂的脂肪酸組成。
[0025]實施例3:
[0026]參照實施例1，不同之處在于，發(fā)酵培養(yǎng)基中添加lg/L 丁酸代替18g/L的甲酸，pH為9.0,種子液培養(yǎng)是在30°C而不是28°C,種子液以20%的接種量(種子液的接種體積跟發(fā)酵培養(yǎng)基的體積比為20%)接種于裝有50mL含丁酸的發(fā)酵培養(yǎng)基的250mL錐形瓶中，28°C，培養(yǎng)7天。
[0027]實驗結(jié)果:按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計，在不添加丁酸的發(fā)酵培養(yǎng)基中，皮狀絲孢酵母發(fā)酵產(chǎn)生的微生物油脂的脂肪酸組成為:軟脂酸38.2%、硬脂酸14.8%、油酸31.1%、其它15.9%，在添加有l(wèi)g/L 丁酸的發(fā)酵培養(yǎng)基中，皮狀絲孢酵母發(fā)酵產(chǎn)生的微生物油脂的脂肪酸組成為:軟脂酸57.6%、硬脂酸27.7%、其它14.7%，這說明添加丁酸能夠顯著改變皮狀絲孢酵母發(fā)酵產(chǎn)生的微生物油脂的脂肪酸組成。
[0028]實施例4:
[0029]參照實施例1，不同之處在于，發(fā)酵培養(yǎng)基中添加30g/L乙酰丙酸代替18g/L的甲酸，pH 為 4.5。
[0030]實驗結(jié)果:按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計，在不添加乙酰丙酸的發(fā)酵培養(yǎng)基中，皮狀絲孢酵母發(fā)酵產(chǎn)生的微生物油脂的脂肪酸組成為:軟脂酸38.2%、硬脂酸14.8%、油酸31.1%、其它15.9%，在添加有30g/L乙酰丙酸的發(fā)酵培養(yǎng)基中，皮狀絲孢酵母發(fā)酵產(chǎn)生的微生物油脂的脂肪酸組成為:軟脂酸34.7%、硬脂酸13.8%、油酸41.1%、亞油酸5.2%，其它5.2%，這說明添加乙酰丙酸能夠部分改變皮狀絲孢酵母發(fā)酵產(chǎn)生的微生物油脂的脂肪酸組成。 [0031]實施例5:
[0032]參照實施例1，不同之處在于:發(fā)酵培養(yǎng)基(g/L):玉米芯稀酸水解液(糖濃度為45g/l)，甲酸 15 ；pH6.5。
[0033]實驗結(jié)果:按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計，在不添加甲酸的發(fā)酵培養(yǎng)基中，皮狀絲孢酵母發(fā)酵產(chǎn)生的微生物油脂的脂肪酸組成為:軟脂酸36.3%、硬脂酸23.5%、油酸28.0%、其它12.2%，在添加15g/L甲酸的發(fā)酵培養(yǎng)基中，皮狀絲孢酵母發(fā)酵產(chǎn)生的微生物油脂的脂肪酸組成為:軟脂酸45.4%、硬脂酸20.2%、油酸16.3%、其它18.1%，這說明添加甲酸能夠顯著改變皮狀絲孢酵母發(fā)酵產(chǎn)生的微生物油脂的脂肪酸組成。
[0034]實施例6:
[0035]參照實施例1，不同之處在于:發(fā)酵培養(yǎng)基(g/L):玉米芯稀酸水解液(糖濃度為45g/l)，MgSO4.7Η200.3，KC10.4，MnSO4.H2O0.003，CuSO4.5Η200.003，丁酸 3 ；ρΗ7.5。
[0036]實驗結(jié)果:按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計，在不添加丁酸的發(fā)酵培養(yǎng)基中，皮狀絲孢酵母發(fā)酵產(chǎn)生的微生物油脂的脂肪酸組成為:軟脂酸34.2%、硬脂酸15.9%、油酸38.9%、其它11.0%，在添加3g/L 丁酸的發(fā)酵培養(yǎng)基中，皮狀絲孢酵母發(fā)酵產(chǎn)生的微生物油脂的脂肪酸組成為:軟脂酸59.1%、硬脂酸26.2%、油酸0%、其它14.7%，這說明添加丁酸能夠顯著改變皮狀絲孢酵母發(fā)酵產(chǎn)生的微生物油脂的脂肪酸組成。
[0037]實施例7:
[0038]參照實施例1，不同之處在于:發(fā)酵培養(yǎng)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，ρΗ7.0。
[0039]用粘紅酵母代替皮狀絲孢酵母發(fā)酵，種子液接種于裝有50mL含乙酸的發(fā)酵培養(yǎng)基的250mL錐形瓶中，20-35 0C，培養(yǎng)7天。
[0040]實驗結(jié)果:按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計，在不添加乙酸的發(fā)酵培養(yǎng)基中，粘紅酵母發(fā)酵產(chǎn)生的微生物油脂的脂肪酸組成為:軟脂酸38.7%、硬脂酸5.9%、油酸46.7%、其它8.7%，在添加15g/L乙酸的發(fā)酵培養(yǎng)基中，粘紅酵母發(fā)酵產(chǎn)生的微生物油脂的脂肪酸組成為:軟脂酸55.8%、硬脂酸7.6%、油酸25.5%、其它11.1%，這說明添加乙酸能夠顯著改變粘紅酵母發(fā)酵產(chǎn)生的微生物油脂的脂肪酸組成。
[0041]實施例8:
[0042]參照實施例1，不同之處在于:發(fā)酵培養(yǎng)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，ρΗ7.0。
[0043]用Trichosporon dermatis代替皮狀絲孢酵母發(fā)酵,種子液接種于裝有50mL含甲酸的發(fā)酵培養(yǎng)基的250mL錐形瓶中，20-350C，培養(yǎng)7天。
[0044]實驗結(jié)果:按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計，在不添加甲酸的發(fā)酵培養(yǎng)基中，Trichosporondermatis發(fā)酵產(chǎn)生的微生物油脂的脂肪酸組成為:軟脂酸28.7%、硬脂酸12.9%、油酸45.9%、亞油酸7.4%、其它5.1%，在添加15g/L甲酸的發(fā)酵培養(yǎng)基中，Trichosporondermatis發(fā)酵產(chǎn)生的微生物油脂的脂肪酸組成為:軟脂酸37.1%、硬脂酸10.2%、油酸41.1%、亞油酸6.8%、其它4.9%,這說明添加甲酸能夠改變Trichosporon dermatis發(fā)酵產(chǎn)生的微生物油脂的脂肪酸組成。 [0045]實施例9:
[0046]參照實施例1，不同之處在于:發(fā)酵培養(yǎng)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，ρΗ7.0。用淺白隱球酵母代替皮狀絲孢酵母發(fā)酵，種子液接種于裝有50mL含乙酸的發(fā)酵培養(yǎng)基的250mL錐形瓶中，20-35°C，培養(yǎng) 7 天。
[0047]實驗結(jié)果:按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計，在不添加乙酸的發(fā)酵培養(yǎng)基中，淺白隱球酵母發(fā)酵產(chǎn)生的微生物油脂的脂肪酸組成為:軟脂酸39.9%、硬脂酸4.6%、油酸38.1%、亞油酸14.5%、其它2.9%，在添加15g/L乙酸的發(fā)酵培養(yǎng)基中，淺白隱球酵母發(fā)酵產(chǎn)生的微生物油脂脂的肪酸組成為:軟脂酸30.5%、硬脂酸17.3%、油酸34.5%、亞油酸12.5%、其它5.1%，這說明添加乙酸能夠改變淺白隱球酵母發(fā)酵產(chǎn)生的微生物油脂的脂肪酸組成。
[0048]實施例10:
[0049]參照實施例1，不同之處在于:發(fā)酵培養(yǎng)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，ρΗ7.0。用圓紅冬孢酵母代替皮狀絲孢酵母發(fā)酵，種子液接種于裝有50mL含乙酸的發(fā)酵培養(yǎng)基的250mL錐形瓶中，20-35°C，培養(yǎng) 7 天。
[0050]實驗結(jié)果:按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計，在不添加乙酸的發(fā)酵培養(yǎng)基中，圓紅冬孢酵母發(fā)酵產(chǎn)生的微生物油脂的脂肪酸組成為:軟脂酸50.8%、硬脂酸10.1%、油酸29.6%、其它9.6%，在添加15g/L乙酸的發(fā)酵培養(yǎng)基中，圓紅冬孢酵母發(fā)酵產(chǎn)生的微生物油脂的脂肪酸組成為:軟脂酸23.2%、硬脂酸22.3%、油酸47.8%、其它6.8%，這說明添加乙酸能夠顯著改變圓紅冬孢酵母發(fā)酵產(chǎn)生的微生物油脂的脂肪酸組成。
[0051]實施例11:
[0052]參照實施例1，不同之處在于:發(fā)酵培養(yǎng)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，ρΗ7.0。用解脂亞羅酵母代替皮狀絲孢酵母發(fā)酵，種子液接種于裝有50mL含乙酸的發(fā)酵培養(yǎng)基的250mL錐形瓶中，20-35°C，培養(yǎng) 7 天。
[0053]實驗結(jié)果:按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計，在不添加乙酸的發(fā)酵培養(yǎng)基中，解脂亞羅酵母發(fā)酵產(chǎn)生的微生物油脂的脂肪酸組成為:軟脂酸25.9%、棕櫚油酸11.3%、硬脂酸6.4%、油酸33.4%、亞油酸15.7%、其它7.3%，在添加15g/L乙酸的發(fā)酵培養(yǎng)基中，解脂亞羅酵母發(fā)酵產(chǎn)生的微生物油脂的脂肪酸組成為:軟脂酸14.8%、棕櫚油酸20.1%、硬脂酸4.1%、油酸40.9%、亞油酸10.4%、其它9.7%，這說明添加乙酸能夠改變解脂亞羅酵母發(fā)酵產(chǎn)生的微生物油脂的脂肪酸組成。
[0054] 實施例12:
[0055]參照實施例1，不同之處在于:發(fā)酵培養(yǎng)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，ρΗ7.0。用斯達油脂酵母代替皮狀絲孢酵母發(fā)酵，種子液接種于裝有50mL含乙酸的發(fā)酵培養(yǎng)基的250mL錐形瓶中，20-35°C，培養(yǎng) 7 天。
[0056]實驗結(jié)果:按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計，在不添加乙酸的發(fā)酵培養(yǎng)基中，斯達油脂酵母發(fā)酵產(chǎn)生的微生物油脂的脂肪酸組成為:軟脂酸39.9%、棕櫚油酸3.8%、硬脂酸6.3%、油酸47.0%、亞油酸1.4%、其它1.6%，在添加15g/L乙酸的發(fā)酵培養(yǎng)基中，斯達油脂酵母發(fā)酵產(chǎn)生的微生物油脂的脂肪酸組成為:軟脂酸43.6%、棕櫚油酸2.3%、硬脂酸6.7%、油酸37.1%、亞油酸
6.9%、其它3.3%，這說明添加乙酸能夠改變斯達油脂酵母發(fā)酵產(chǎn)生的微生物油脂的脂肪酸組成。
[0057]實施例13:
[0058]參照實施例1，不同之處在于:發(fā)酵培養(yǎng)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，ρΗ7.0。用 Trichosporoncoremiiforme代替皮狀絲孢酵母發(fā)酵,種子液接種于裝有5OmL含乙酸的發(fā)酵培養(yǎng)基的250mL錐形瓶中，20-35 0C，培養(yǎng)7天。
[0059]實驗結(jié)果:按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計，在不添加乙酸的發(fā)酵培養(yǎng)基中，Trichosporoncoremi iforme發(fā)酵產(chǎn)生的微生物油脂的脂肪酸組成為:軟脂酸21.6%、硬脂酸17.7%、油酸45.6%、亞油酸8.6%、其它6.6%,在添加15g/L乙酸的發(fā)酵培養(yǎng)基中，Trichosporoncoremiiforme發(fā)酵產(chǎn)生的微生物油脂的脂肪酸組成為:軟脂酸29.8%、硬脂酸23.1%、油酸40.8%、亞油酸3.6%、其它2.7%,這說明添加乙酸能夠改變Trichosporon coremiiforme發(fā)酵產(chǎn)生的微生物油脂的脂肪酸組成。
【權(quán)利要求】
1.一種調(diào)控油脂酵母發(fā)酵產(chǎn)生的微生物油脂的脂肪酸組成的方法，其特征在于，包括以下 步驟: a、在適合油脂酵母油脂發(fā)酵的發(fā)酵培養(yǎng)基中添加Cl~C5的短鏈水溶性有機酸，得到含有短鏈水溶性有機酸的發(fā)酵培養(yǎng)基；所述短鏈水溶性有機酸的添加量為l_30g/L ； b、油脂酵母在步驟a得到的含有短鏈水溶性有機酸的發(fā)酵培養(yǎng)基中進行油脂發(fā)酵，培養(yǎng)溫度20-35°C，初始發(fā)酵pH為4.5-9.0，油脂酵母的接種體積跟發(fā)酵培養(yǎng)基的體積比為1-20% ； C、發(fā)酵后通過有機溶劑提取微生物油脂，從而獲得脂肪酸組成改變的微生物油脂。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)控油脂酵母發(fā)酵產(chǎn)生的微生物油脂的脂肪酸組成的方法，其特征在于，所述Cl~C5的短鏈水溶性有機酸選自乙酸、甲酸、丁酸或乙酰丙酸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的調(diào)控油脂酵母發(fā)酵產(chǎn)生的微生物油脂的脂肪酸組成的方法，其特征在于，所述油脂酵母選自皮狀絲孢酵母、粘紅酵母、圓紅冬孢酵母、斯達油脂酵母、淺白隱球酵母、解 脂亞羅酵母、Trichosporon dermatis、Trichosporon coremiiforme中的任一種。
【文檔編號】C12R1/85GK103642858SQ201310595286
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年11月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月22日
【發(fā)明者】陳新德, 黃超, 陳雪芳, 熊蓮, 張海榮, 郭海軍, 林曉清, 王波, 楊會娟 申請人:中國科學(xué)院廣州能源研究所