[发明专利]一种提高聚苹果酸产量的发酵方法

说明书

本发明涉及一种提高聚苹果酸产量的发酵方法，包括以下步骤：（1）将菌株活化培养后，制得种子液；（2）将所得种子液以10％的量接于发酵罐中进行发酵培养，第一阶段发酵：通风比0.8‑0.9vvm，发酵至40—48h；第二阶段发酵：通风比为1.1‑1.2vvm，发酵至90—96h；第三阶段发酵：通风比为1.0‑0.9vvm，发酵至144‑148h。发酵培养时，搅拌速度500r/min，罐压为0.1MPa，发酵温度为25℃。本发明的发酵方法通过考察搅拌转速及通风量两个参数对聚苹果酸合成的影响，根据发酵过程中得到的发酵动力学参数，对发酵条件进行阶段性调整，有利于提高发酵效率，简化发酵工艺，节约生产成本。

技术领域

本发明属于生物发酵技术领域，具体涉及提高聚苹果酸产量的发酵方法。

背景技术

聚苹果酸（Poly malic acid 或Poly malate,简称为PmLA）是以苹果酸为唯一单体的均聚高分子聚合物，属于聚酯类聚合物。由于苹果酸含有两个羧基和一个羟基，其相互酯化的产物主要有三种，即α型、β型、γ型 PmLA（结构如图1），生物体内存在的只有β型PmLA。

聚苹果酸结构中悬挂有可修饰的羧基，使其可作为一种分子基质与天然配体或合成配体发生特异性作用，而制得聚苹果酸酯等衍生物，这为新材料研究提供了素材，并可得到大量具有特殊功能的新聚合物。研究发现聚苹果酸具有良好的水溶性、可化学衍生性、可降解性、可再生性、生物安全性等特点。在生物制药领域，聚苹果酸可作为微胶囊材料及药物载体。聚苹果酸具有较大的溶水性和吸水性，可以作为吸水材料使用，也可以用作化妆产品。聚苹果酸对一些生物物质（如豌豆、土豆、蛋清蛋白等）的蛋白酶和某些微生物的DNA聚合酶有抑制作用，可阻止某些生物的生长、繁殖。因此也可作为包装材料应用于食品生产加工。

目前，聚苹果酸的生产主要有化学合成法和微生物发酵法两种，生物途径制备的聚苹果酸主要是通过微生物发酵合成，生物合成聚苹果酸具有突出的优点，通过微生物发酵，产物均为β型、产物分子量高、生产条件温和、生成产物纯度较高，但是到目前为止，有关溶解氧影响聚苹果酸发酵的研究都集中在恒定搅拌转速上。事实上，出芽短梗霉细胞的生长和聚苹果酸的生物合成对溶解氧的需求可能会有所差异，因此，在发酵过程中仅始终保持恒定转速可能难以解决不同培养阶段需要不同溶氧水平的矛盾，造成发酵周期长，产率低，生产成本高的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种提高聚苹果酸产量的发酵方法。本发明的发酵方法通过考察搅拌转速及通风量两个参数对聚苹果酸合成的影响，根据发酵过程中的得到的发酵动力学参数，对发酵条件进行阶段性调整，有利于提高发酵效率，简化发酵工艺，节约生产成本。

为解决上述问题，本发明采用如下技术方案：

一种提高聚苹果酸产量的发酵方法，包括以下步骤：

（1）将菌株活化培养后，制得种子液；

（2）将所得种子液以10 v/v％(v/v)的量接于发酵罐中进行发酵培养，第一阶段发酵：通风比0.8-0.9vvm，发酵至40—48h；第二阶段发酵：通风比为1.1-1.2vvm，发酵至90—96h；第三阶段发酵：通风比为1.0-0.9vvm，发酵至144-148h。

进一步地，发酵培养时，搅拌速度500r/min，罐压为0.1MPa，发酵温度为25℃。

进一步地，制得种子液的具体步骤为：将出芽短梗霉菌株活化2~3h，然后用无菌生理盐水洗下斜面菌株的孢子，制备孢子悬浮液；按照10%的接种量将孢子悬液转接到含有100mL种子培养基的500mL的挡板瓶中进行培养，培养温度25℃，摇床转速为180-200r/min，培养时间为36-42h。