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高含γ—亚麻酸的根霉及其发酵、提取工艺

发布时间:2008-12-03 10:26:00作者:来源:浏览量:

 一、 研究背景和发展趋势
   γ—亚麻酸(γ-linolenic acid, GLA)是人体必需脂肪酸。它对人体有双重功能,既是必需的营养元素,又是治疗多种疾病的重要药物。γ- 亚麻酸作为人体合成前列腺素的前体物质,具有抗动脉粥样硬化、降低血清胆固醇浓度、降血压、抑制血小板凝集、增强免疫功能、保湿护肤等多种重要的生理活性作用。因此,γ- 亚麻酸被认为是具有特殊医疗保健作用的营养素,已广泛应用于药品、保健食品和高级化妆品中。

   γ—亚麻酸在一般食品中含量极少,人和哺乳动物不能合成,只能通过食物摄取。而通常仅仅很少几种高寒地带的野生植物,如月见草、紫色玻璃苣、微孔草中含有γ—亚麻酸,其产量、质量受气候、产地等因子的影响非常大,且植物来源的γ—亚麻酸生产周期长、产量低,不能满足市场的需要。化学合成法生产γ- 亚麻酸技术难度大,且消费者对化学合成物很难接受。利用微生物发酵法制取γ- 亚麻酸不仅具有含量高、产量稳定、工业化生产不受自然条件限制等优点,而且其油脂成分更近母乳,因此在营养学上独具优势.

   解决当前γ—亚麻酸供给不足的另一可行途径是利用低等生物独特的生物合成能力。陆地生和海洋生的少数真菌和一些单/多细胞藻类能富集GLA。藻类由于含油脂很低和培养条件复杂,用来生产有一定难度;而真菌营养要求简单、易培养,是高产稀有脂肪酸的最重要来源。

   日本和英国在世界上率先开展发酵法生产γ-亚麻酸的研究。日本工业技术学院化学技术研究所从1976 年开始从事利用丝状真菌生产油脂的研究工作,他们在被孢霉属中发现了油脂含量高并富含γ- 亚麻酸的菌株,建立了高密度培养基制造含γ- 亚麻酸的油脂及生产γ- 亚麻酸的方法。1986年起,英国斯特奇公司、日本出光石油化学公司等已将发酵生产的γ- 亚麻酸产品投放市场,生产的菌丝体油脂 ≥35 % ,脂肪酸中γ-亚麻酸≥18 %。

   我国对微生物发酵法生产γ- 亚麻酸的研究起步较晚,目前仅有上海工业微生物研究所、天津南开大学微生物系等几家单位开展了研究工作,但这些研究仍处于实验阶段,与日本、英国相比有较大差距,主要表现在菌株产生γ- 亚麻酸的水平较低,一般含γ- 亚麻酸约9%。

二、 本项研究的特点和水平
   中国农业科学院油料作物研究所应用微生物与生物技术课题组多年从事农业应用微生物的研究,已经筛选出大量富含γ-亚麻酸的稀有多价不饱和脂肪酸的真菌资源;鉴定出含GLA最高可占总油脂的 49%、菌体含油率36%的根霉类菌株,其中一株未经过改良的野生菌株,粗油脂含GLA量超过目前所有国内外报道的生物的GLA最高含量。已经进行了小试阶段的生长条件、发酵工艺、油脂提取等工艺条件研究,形成优化的发酵条件、油脂萃取、精炼工艺。

   该菌株属黑根霉(Rhizopus stolonifer),营养要求简单、能够利用廉价的碳氮源生长和代谢。发酵生长3天后,可得到干菌体3.0-5 g/L、油脂1.2-2.0 g/L、GLA 190-500mg/L。按照优化工艺计算,每生产1吨发酵液可以得到含γ- 亚麻酸的2公斤粗菌油,含45%GLA的油脂粗产品。

三、 市场需求分析
   GLA主要用于医药、保健食品、功能性饮料和高级化妆品。 我国现在市场上的GLA主要来源于月见草籽油,年产量约5000吨。我国的微生物生产的GLA油脂含GLA量约为总油脂9%,尚未形成市场的主导产品。目前国内市场上的GLA产品处于供不应求的状态,随着对合理营养的健康油脂和食品的需求增加,市场需求量还会增加。

   本项目完成后形成的试验材料和发酵生产工艺,如果能够进入产业化生产,将使我国GLA产品进入一个新的台阶。生产企业用相同的原料、能源和生产条件等,使产品的功能性成分含量提高2-4倍以上,产品价格提高2倍以上,企业利润将也会成倍提高。据报道,当产品γ—亚麻酸含量达到15%以上时,医用治疗作用达到极显著水平。提高产品的有效成分还将增加国际贸易竞争力,促进相关产品进入国际市场。

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