裂殖壶菌高密度发酵产DHA的研究
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裂殖壶菌高密度发酵产DHA的研究

   日期:2015-10-16     浏览:1553    评论:0    
核心提示:裂殖壶菌是一种极具商业价值的海洋真菌,具有生长速度快、易于培养、菌株使用安全等优点,因而使其成为最具发展潜力的工业化生产DHA的菌株,本文对其营养成分、DHA合成机制、DHA消化机制、国内外研究进展及应用等进行了介绍。
  
  李卫娟 王计伟 刘春雪

(安佑生物科技集团有限公司,太仓 215400)

摘要:裂殖壶菌是一种极具商业价值的海洋真菌,具有生长速度快、易于培养、菌株使用安全等优点,因而使其成为最具发展潜力的工业化生产DHA的菌株,本文对其营养成分、DHA合成机制、DHA消化机制、国内外研究进展及应用等进行了介绍。

关键词:裂殖壶菌;DHA;应用

DHA(Docosahexaenoic acid,全名二十二碳六烯酸)是一种重要的长链多不饱和脂肪酸(polyunsaturated fatty acid,简称PUFA),属于ω-3系列(分子结构式中第一个双键位于-COOH基团反侧的第三个键上,即ω-3系列)。人和其它哺乳动物缺乏△9以上的去饱和酶,即自身无法自身合成DHA,因此其DHA来源多由摄食获得。

目前除了少数植物茎叶内含有少量DHA外,DHA主要来源于海洋生物中,以深海鱼及鱼油为主。传统上人们习惯于通过进食深海鱼或鱼油来满足人体内对DHA的需要。鱼油主要是从含脂肪较高的海鱼中提取所得,鱼油中含有较多的DHA,而且价格相对便宜。但是鱼油中有EPA与DHA共存而无法分离。EPA(二十碳五烯酸)对婴幼儿生长发育有不良的副作用。

由于以鱼油为DHA的主要来源,受到诸多限制,因而使得微生物发酵成为获取DHA的重要途径。与鱼油作为DHA来源相比,微生物发酵生产DHA具有诸多好处,例如对生产季节、原料无要求;生产条件易控制、可通过基因工程手段选育高产菌株、减少大肆捕捞带来的环境破坏等。合成DHA的微生物包括海洋细菌、真菌及微藻,常用的产DHA的海洋真菌主要为破囊壶菌和裂殖壶菌,其DHA存在形式与天然鱼油相同。

应用

当前,因裂殖壶菌的大规模培养技术还不够成熟,加上主要是围绕其DHA而开发产品,因此主要应用于食品、保健品和医药领域。例如,在医药领域DHA能够益智健脑、提高记忆力,预防及治疗心血管疾病。在食品领域DHA主要作为功能性营养强化剂,日本开发的DHA乳酸菌饮料、DHA鱼丸、DHA豆腐、DHA保健蛋等。美国Martek公司生产的life DHA藻油,可用于婴儿食品的营养强化剂。目前我国也出现了各种DHA营养强化产品,如湖南大旺食品有限公司生产的旺仔牛奶(400柰 DHA/100mL)、蒙草堂企业集团的孕幼α-亚麻酸鸡蛋等。

然而,裂殖壶菌也是很好饲料添加剂,尤其是作为高经济价值的动物的饲料,可以提高肉质或蛋类的不饱和脂肪酸的含量。有研究表明在蛋鸡饲料中添加鱼油后,可使蛋黄中DHA的含量升高,使蛋黄的颜色更加鲜亮[15]。在水产养殖中,使用添加DHA的饲料可以促进动物发育与繁殖,提高其成活率、孵化率及生长率[16]。应用于宠物饲料时,可提高饲料的适口性,增加宠物的采食量及毛色光泽。将裂壶藻粉添加至猪饲料中,可以提高猪仔成活率、提高猪肉中DHA的含量,饲喂公猪时还可以改善公猪精液品质[17-18]。

正鉴于此,一直致力于做高端科技饲料的安佑集团才得以投资大量的精力去开发此类产品,为提高动物的食用价值,提高肉蛋类食品的营养水平而不断的努力。

存在的问题

微生物发酵生产DHA的研究已经取得一定的进展,但还存在以下的问题:

(1)缺乏高产DHA的优质菌种,在发酵过程中菌体生长速率低,生长不稳定,脂质含量和DHA含量不高。相关研究大多停留在实验室阶段,尚未实现规模化应用;

(2)探索适合应用于工业的DHA提取方法,以尽可能实现本高效率;

(3)发酵底物成本,尚需探索微生物可利用的廉价底物,以降低其生产成本,提高产出比;

(4)DHA是多不饱和脂肪酸,极易被氧化,氧化后其营养价值丢失,且会带来一定的危害。因此如何防止DHA在提取、精制、贮藏过程中氧化成为将其成功应用的一项关键技术。

展望

利用裂殖壶菌发酵生产DHA具有广阔的发展及应用空间。虽然国内对这方面有深入研究,但是在实现规模化工业生产之前依然有很长的路要走。如何针对研究及生产过程中出现的问题,采取适当的方案去解决这些问题成为其发展的瓶颈。目前出现的各种研究手段,高密度发酵[19-20]、遗传育种[21]、代谢调控等也必将促进该产业的健康、持续发展。

研究成果展示

安佑集团围绕裂殖壶菌也做了大量的研究工作,开发了一种富含DHA的饲料添加剂产品。经发酵培养基优化和发酵工艺优化后,裂殖壶菌的生物量在20 g/L以上,油脂含量占细胞干重45%以上,DHA占总脂肪酸25%左右,与文献报道的相同菌株的生物量及DHA产率相比有较大的提高[22-24]。

为更大程度的提高生产效率,今后将会对菌株进行诱变和驯化,进一步研究提高发酵所得生物量和产DHA的能力方法。(来源:中国生物饲料研究进展与发展趋势)

 
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