Способ культивирования микроорганизмов рода thraustochytriales с использованием оптимизированной низкосолевой среды

Номер патента: 11858

Опубликовано: 30.06.2009

Авторы: Луи Маркус, Рюзинг Маттиас

Скачать PDF файл.

Формула / Реферат

1. Способ культивирования микроорганизмов отряда Thraustochytriales в ферментационной среде без добавления солей натрия и хлоридных солей, при общем содержании 3,5 г/л всех солей и рН среды находится между 3 и 10, при температуре между 10 и 40шС в течение от 1 до 10 дней, где микроорганизмы способны продуцировать масло, содержащее более чем 10% докозагексаеновой кислоты (DHA) и более чем 5% докозапентаеновой кислоты (DPA).

2. Способ по п.1, в котором к среде добавляют до 3 г/л СаСО3, предпочтительно 1 г/л.

3. Способ по п.1 или 2, в котором микроорганизмы продуцируют более чем 14% и особенно предпочтительно более чем 18% докозагексаеновой кислоты (DHA) на сухую биомассу.

4. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором микроорганизмы продуцируют предпочтительно более чем 7% и особенно предпочтительно более чем 10% DPA на сухую биомассу.

5. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что сумма массовых долей Na+- и Cl--ионов в низкосолевой среде составляет менее чем 1,75 г/л.

6. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что общее содержание натрия низкосолевой среды составляет менее 150 мг/л.

7. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что общее содержание хлорида низкосолевой среды составляет менее 250 мг/л.

8. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что низкосолевая среда включает глюкозу, дрожжевой экстракт, сульфат магния, карбонат кальция и фосфат калия.

9. Способ по любому из пп.1-7, отличающийся тем, что низкосолевая среда включает глюкозу, кукурузный экстракт, сульфат магния, карбонат кальция и фосфат калия.

10. Способ по п.8 или 9, отличающийся тем, что низкосолевая среда включает сульфат магния, карбонат кальция и фосфат калия не более чем 3 г/л для каждого, особенно предпочтительно не более чем
1 г/л для каждого.

11. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что низкосолевая среда имеет показатель рН предпочтительно между 5 и 7.

12. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что культивирование предпочтительно проходит при температуре между 25 и 35шС.

13. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что культивирование предпочтительно проводят в течение 3-9 дней.

14. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что микроорганизм принадлежит к роду Schizochytrium, Thraustochytrium или Ulkenia.

15. Способ по п.14, отличающийся тем, что этим микроорганизмом является Ulkenia sp. Sam 2179.

16. Способ по п.14, отличающийся тем, что микроорганизмом является Schizochytrium sp. SR 21.

17. Масло с содержанием по меньшей мере 10% DHA, полученное путем:

a) культивирования микроорганизмов отряда Thraustochytriales способом по п.1,

b) получения биомассы из микроорганизмов и/или культурального бульона и

c) выделения масла, содержащегося в биомассе и/или культуральном бульоне.

18. Масло с содержанием по меньшей мере 5% DPA, полученное путем:

a) культивирования микроорганизмов отряда Thraustochytriales способом по п.1,

b) получения биомассы из микроорганизмов и/или культурального бульона и

c) выделения масла, содержащегося в биомассе и/или культуральном бульоне.

19. Кормовой продукт, включающий биомассу, где биомасса получена путем культивирования микроорганизмов отряда Thraustochytriales способом по п.1 и получения биомассы из микроорганизмов.

20. Пищевой продукт для питания человека, включающий биомассу, где биомасса получена путем культивирования микроорганизмов отряда Thraustochytriales способом по п.1 и получения биомассы из микроорганизмов.

21. Способ получения масла из микроорганизмов отряда Thraustochytriales, которые продуцируют более чем 10% докозагексаеновой кислоты (DHA) на сухую биомассу, где способ включает:

a) культивирование микроорганизмов отряда Thraustochytriales способом по п.1,

b) получение биомассы из микроорганизмов и/или культурального бульона и

c) выделение масла, содержащегося в биомассе и/или культуральном бульоне.

22. Способ получения полиненасыщенных жирных кислот из микроорганизмов отряда Thraustochytriales, включающий:

a) культивирование микроорганизмов отряда Thraustochytriales способом по п.1,

b) получение биомассы из микроорганизмов и/или культурального бульона,

c) выделение масла, содержащегося в биомассе и/или культуральном бульоне, и

d) выделение из полученного масла содержащихся в нем полиненасыщенных жирных кислот.

23. Способ по п.22, где полиненасыщенная жирная кислота представляет собой DHA.

24. Способ по п.23, где DHA имеет чистоту по меньшей мере 90%.

25. Способ по п.22, где полиненасыщенная жирная кислота представляет собой DPA.

26. Способ по п.25, где DPA имеет чистоту по меньшей мере 90%.

 

Текст

Смотреть все

011858 Различные жирные кислоты с множественной ненасыщенностью (PUFA, полиненасыщенные жирные кислоты), и в частности жирные омега-3-кислоты (жирные n3-кислоты), являются существенными компонентами питания человека. Однако известно, что в большинстве индустриальных наций обеспечение жирными n3-кислотами является недостаточным. Напротив, общая доля жиров в питании, а также снабжение насыщенными жирными кислотами и жирными n6-кислотами являются слишком высокими. В основе этого лежит изменение состава питания, которое имеет место, прежде всего, в последние приблизительно 150 лет и которое коррелирует с возникновением различных хронических болезней цивилизации, таких как, например, сердечно-сосудистые заболевания - основная причина смерти для индустриальных наций (Simopoulos, A.P.,1999, Am. J. Clin. Nutr. 70, 560-569). Между тем, многочисленные исследования показали, что целевое повышение снабжения жирными n3-кислотами, в частности эйкозапентаеновой кислотой (ЕРА) и докозагексаеновой кислотой (DHA), может значимо уменьшать риск сердечно-сосудистых заболеванийfibre intake on death and myocardial reinfarction: diet and reinfarction trial (DART). Lancet 2, 757-761). Соответственно этому, многими различными организациями (WHO (Всемирной организацией здравоохранения,ВОЗ), FAO (Продовольственной и сельскохозяйственной организацией Объединенных Наций, ФАО),AHA (Американской кардиологической ассоциацией); ISSFAL, British Nutrition Foundation и многими другими) рекомендуется существенное повышение потребления жирных n3-кислот (Kris-Eherton et al.,Fish Consumption, Fish Oil, Omega-3 Fatty Acids, and Cardiovascular Disease, Circulation 2002, 2747-2757). Источниками получения PUFA, и в частности жирных n3-кислот, являются, прежде всего, морские холодноводные рыбы и полученные из них масла, но также морские микроорганизмы, которые имеют преимущество перед рыбами, заключающееся в том, что они могут выращиваться в ферментерах в требующих меньших затрат и контролируемых условиях для получения PUFA. При ферментативном получении отсутствует опасность загрязнений, которые часто описываются для рыб или полученного из них(жидкого) рыбьего жира (Olsen S.F. Int. J. Epidemiol. 2001: 1279-80). Кроме того, на состав полученных масел можно положительно воздействовать посредством выбора организма и условий культивирования,и он не подвергается сезонным колебаниям, как это также описано для рыбы и рыбных продуктов(Gamez-Meza et al. Lipids 1999: 639-42). Микроорганизмы, которые пригодны для получения n3-PUFA, находятся, например, среди бактерий рода Vibrio (например, Vibrio marinus) или среди динофлагеллят (Dinophyta), в них, в частности, родCrypthecodinium, например С. cohnii, или среди Stramenopiles, таких как Pinguiophyceae, таких как, например, Glossomastix, Phaeomonas, Pinguiochrysis, Pinguiococcus и Polydochrysis. Предпочтительные микроорганизмы для ферментативного получения PUFA принадлежат к Stramenopiles (или Labyrinthulomycota),в частности к отряду Thraustochytriales (Traustchytriidea) и в нем, в частности, к родам Japonochytrium,Schizochytrium, Thraustochytrium, Althornia, Labyrinttmloides, Aplanjchytrium и Ulkenia. Известно, что некоторые из названных микроорганизмов могут применяться для промышленного производства жирных кислот, были описаны соответствующие способы. Так, международная патентная заявка WO 91/07498 А 1 раскрывает получение PUFA с использованием организмов родов Schizochytrium и Thraustochytrium. WO 91/11918 A1 описывает получение PUFA с использованием Crypthecodinium cohnii,WO 96/33263 A1 и соответствующая европейская патентная заявка ЕР 0823475 А 1 описывают получениеPUFA с использованием микроорганизмов рода Schizochytrium, тогда как патентная заявка WO 98/03671 раскрывает получение PUFA с использованием микроорганизмов рода Ulkenia. Природным местом обитания описанных микроорганизмов, и в частности Labyrinthulomycota, являются морские места обитания. Таким образом, обычно эти микроорганизмы культивируют в соответственных солесодержащих средах, причем для целей данного изобретения содержание соли морской воды определяется как 32-35 г/л и доля натрия и хлорида определяется как 90-95%. Типичные среды для культивирования морских микроорганизмов, таких как Thraustochytrium и Schizochytrium, основываются на морской воде (например, АТСС (Американская коллекция типовых культур) 790 Ву+ Medium (дрожжевой экстракт 1,0 г, пептон 1,0 г, D+-глюкоза 5,0 г, морская вода 1 л. Но также известно, что микроорганизмы отряда Thraustochytriales могут выживать при очень низкой солености в культуральной среде. Однако их рост ниже предела 7,5-15 г соли/л, соответственно, солености 7,5-15% описывается как лишь очень небольшой и без промежуточных максимумов в более низкой области солености. Оптимальные скорости роста достигаются только выше указанного предела солености (Fan et al. Botanica Marina 45,2002, S. 50-57). Однако для коммерческой ферментации эвригалинных микроорганизмов описаны также пониженные содержания соли приблизительно 50-60% морской воды. Согласно Henderson's "Dictionary of biologicalterms" морские организмы, которые могут приспосабливаться к широкому диапазону содержания соли,называют эвригалинными (Henderson W.D., Lawrence, E., Henderson's dictionary of biological terms, 10th ed: 1992, S. 173). Было описано, что эвригалинные микроорганизмы Stramenopiles (или Labyrinthulomycota) могут-1 011858 продуцировать более высокие количества PUFA в ферментационных средах, которые содержат пониженное содержание ионов натрия (60% морской воды) (патент США 6451567). Описано также применение культуральных сред с низким содержанием хлорида с целью уменьшения коррозионных воздействий хлорида на ферментационное оборудование (патент США 6410281). Это, например, показано для микроорганизмов рода Thraustochytriales и Schizochytrium с ферментационными средами, которые содержат хлорид в концентрации не более чем 3 г/л (патент США 5340742, патент США 6451567,патент США 6410281). Известно также, что возможно культивирование при условиях с уменьшенным относительно морской воды содержанием соли. При этом особенно интересны в этом отношении патентные описания WO 98/03671 А 1, ЕР 0823475 А 1, патент США 6451567, патент США 6410281. Кроме того, известно, что для ферментации микроорганизма рода Schizochytrium (Schizochytriumsp. S31; АТСС 20888) максимум относительного выхода жирных кислот достигается при концентрации хлорида натрия 1,75 г/л. Применяемое при этом общее количество соли равно менее чем 10% содержания соли морской воды, но состоит преимущественно из ионов натрия и хлоридных ионов (ЕР 0512997 В 1 и патент США 5518918). Однако все описанные до сих пор способы имеют недостатки. Эффективность ферментативных процессов ограничивается, в частности, достигаемой биомассой и содержанием продукта на биомассу. Кроме того, образующиеся масла могут частично обнаруживать спектры жирных кислот, которые необязательно соответствуют желаемым продуктам, и должны быть изменены сначала технологическими способами. Вследствие отчасти низкого содержания продукта на биомассу эта переработка (доделка) часто существенно осложняется, так как должны быть переработаны относительно большие количества биомассы для получения относительно малых количеств продукта. Кроме того, всем описанным до сих пор способам присуще относительно высокое общее содержание соли в культуральных средах. Это не только приводит к огромным проблемам при переработке продуктов, но и является крайне неблагоприятным для окружающей среды, так как не только большие количества биомассы переходят в отходы, но также возникают сточные воды с очень высоким содержанием соли, которые должны быть обезврежены. Поэтому, с учетом существующего уровня техники, задачей данного изобретения было обеспечение нового, простого и рентабельного способа для культивирования Thraustochytriales, при котором должны использоваться среды с уменьшенными содержаниями соли. Помимо рентабельности, этот способ должен быть простым в проведении и делать возможным получение высокоочищенных PUFA или PUFA-содержащих продуктов с высоким выходом. Эти, а также дополнительные, не указанные явно задачи, которые, однако, являются легко выводимыми и раскрываемыми из вступительного обсуждаемого контекста, решаются посредством предмета,который определен в пунктах формулы данного изобретения. Предпочтительный способ для культивирования Thraustochytriales обеспечен способом по п.1. Этот способ предусматривает культивирование микроорганизмов отряда Thraustochytriales в низкосолевой среде без добавления ионов натрия или хлорида в твердой или растворенной форме при общем содержании соли менее чем 10% в расчете на морскую воду, т.е. менее чем приблизительно 3,5 г/л, всех солей. Данное изобретение включает в себя, кроме того, способ получения высокоочищенных PUFA. Предпочтительными PUFA являются по данному изобретению DHA, DPA и ЕРА. В частности, культивируемые в вышеуказанном способе микроорганизмы обнаруживают продуцирование более чем 10%, предпочтительно более чем 10% и особенно предпочтительно более чем 14%,DHA на сухую биомассу. В частности, культивируемые в вышеуказанном способе микроорганизмы обнаруживают продуцирование более чем 5%, предпочтительно более чем 7% и особенно предпочтительно более чем 10%, DPA на сухую биомассу. Посредством выделения PUFA из микроорганизмов (биомассы) и/или из культуральной среды после культивирования могут быть получены PUFA с высоким выходом и высокой степенью чистоты. Кроме того, данное изобретение обеспечивает также способ получения биомассы, причем эта биомасса обеспечивается способом культивирования по данному изобретению. Эта биомасса может найти применение для известных видов применения. В частности, эта биомасса, например, в высушенном состоянии (сухая биомасса) может применяться в качестве пищевых продуктов или в качестве кормовых продуктов. Кроме того, данное изобретение включает в себя также масло, которое получают посредством проведения способа культивирования по данному изобретению, и это масло выделяют из микроорганизмов и/или культуральной среды. В частности, речь идет при этом о масле, которое, наряду с дополнительными предпочтительными целями применения, может выгодным образом применяться для питания человека. При этом микроорганизмы при условиях данного изобретения обнаруживают продукцию более чем 30 мас.% масла, предпочтительно более чем 35 мас.% масла, на единицу массы сухой биомассы. Под маслом в соответствии с данным изобретением понимают долю по меньшей мере 70% нейтральных липидов и по меньшей мере 2% фосфолипидов, что соответствует известному специалистам в данной области спектру жирных кислот Thraustochytriales. Нейтральные липиды состоят при этом по-2 011858 меньшей мере из 80% триглицеридов и других соединений, таких как, например, диацилглицериды, стерины и т.д. Кроме того, массовая доля триглицеридов состоит из приблизительно 95% жирных кислот и 5% глицерина. Способность морского микроорганизма ферментироваться при такой низкой концентрации соли, которая соответствует менее чем 10%, обычного содержания соли морской воды, и в частности тот факт, что можно пренебречь полностью добавлением доминирующих в морской воде ионов Na+ и Cl-,которые обычно составляют приблизительно 90% имеющихся в морской воде ионов, были совершенно неожиданными. Неожиданным образом не только была возможной ферментация, но, кроме того, значимо повышалась доля PUFA в биомассе при применении низкосолевой среды. Еще более удивительным является то,что этот эффект не только сглаживает небольшое уменьшение продуцируемой биомассы, но даже повышает ее (пример 2). При этом доля преобладающей DHA PUFA на сухую биомассу относительно сравнительной ферментации в среде 1 (50% содержания морской воды) повышается на более чем 10%. Переработка продуктов вследствие более высокой концентрации продуктов и более низкого загрязнения солями упрощается, и это происходит при повышенном, в целом, объемно-временном выходе. До данного изобретения не был известен ферментационный процесс для получения жирных n3-кислот в микроорганизмах из отряда Thraustochytriales с использованием среды с подобной крайне низкой концентрацией соли и без добавлений соли натрия и хлоридной соли.PUFA являются в соответствии с данным изобретением многократно ненасыщенными длинноцепочечными жирными кислотами с длиной цепи С 12 с по меньшей мере двумя двойными связями. Получаемые в соответствии с данным изобретением PUFA являются, в частности, жирными n3-кислотами и жирными n6-кислотами. Под жирными n3-кислотами (жирными омега-3-кислотами, жирными 3-кислотами) в контексте данного изобретения подразумевают многократно ненасыщенные длинноцепочечные жирные кислоты с длиной цепи С 12 с по меньшей мере двумя или более двойными связями, причем первая из двойных связей находится между атомами углерода С 3 и С 4 от алкильного конца. В соответствии с этим первая двойная связь в случае жирных n6-кислот находится между атомами углерода С 6 и С 7 от алкильного конца. Для получения PUFA по данному изобретению применяют микроорганизмы из группы рассматриваемых Labyrinthulomycota. Микроорганизмы отряда Thraustochytriales (Thraustochytriidea) являются предпочтительными (Lewis, T.E., Nichols, P.D., McMeekin, T.A., The Biotechnological Potential of Thraustochrytrids,Marine Biotechnology, 1999, S. 580-587 и Porter, D. Phylum Labyrinthulomycota in Handbook of protoctista:protoctists. Editors: Margulis, L., Corliss, J.O., Melkonian, M. and Chapman, D.J., editorial coordinator,McKhann, H.I., Jones and Barlett Publishers, ISBN 0-86720-052-9 1990, S. 388-398). Особенно предпочтительными являются микроорганизмы родов Japonochytrium, Schizochytrium, Thraustochytrium, Althornia,Labyrinthuloides, Apianjchytrium и Ulkenia. Особенно предпочтительными из них являютсяSR21, а также Ulkenia spec. SAM 2179 и SAM 2180. Подходящими микроорганизмами для способа в соответствии с данным изобретением являются как формы дикого типа, так и мутанты и полученные из них штаммы, а также рекомбинантные штаммы соответствующих организмов. В особой степени данное изобретение включает в себя мутанты или рекомбинантные штаммы для повышения продуцирования PUFA. Микроорганизмы по данному изобретению культивируют инокуляцией жидкой или твердой среды предварительной культурой данного организма. Подходящие для микроорганизмов отряда Thraustochytriales способы культивирования хорошо известны специалисту. Обычно, но не исключительно, это культивирование проводят с использованием водной ферментации в соответствующем резервуаре. Примеры типичных резервуаров для подобной ферментации включают в себя встряхиваемые колбы или биореакторы, такие как, например, STR (перемешиваемый танк-реактор) или барботажные колонны. Культивирование проводят обычно при температурах 10-40 С, предпочтительно при 20-35 С, особенно предпочтительно при 25-30 С, еще более предпочтительно при 27-29 С, и в частности при 280,5 С. В следующем варианте осуществления данного изобретения низкосолевая среда включает в себя менее чем 1,5 г/л общего содержания солей. В следующем предпочтительном варианте осуществления данного изобретения общее содержание солей низкосолевой среды соответствует показателю 15% содержания соли морской воды, предпочтительно 12% и особенно предпочтительно 10%. Еще более предпочтительным является содержание соли 8% содержания соли морской воды.-3 011858 К низкосолевой среде не добавляют соли натрия. Кроме того, к низкосолевой среде не добавляют хлоридные соли. Под добавлением в контексте данного изобретения имеют в виду добавление как в растворенном виде, так и в твердом виде. Например, добавление морской воды, даже в самых малых количествах, было бы согласно данному изобретению добавлением солей натрия или хлоридных солей. Добавление необычных компонентов сред к среде данного изобретения, если эти необычные компоненты сред содержат соответствующие ионы натрия или хлоридные ионы, также должно пониматься как добавление этих солей. Однако специалисту ясно, что обычные (и большей частью необходимые, т.е. обязательные) компоненты сред вода (водопроводная вода), дрожжевой экстракт, кукурузный экстракт и другие обнаруживают очень небольшую, собственную долю натрия и хлорида, которой невозможно избежать. Поэтому добавка таких обычных компонентов сред не считается в соответствии с данным изобретением добавлением солей натрия или хлоридных солей. Например, дрожжевой экстракт содержит менее 2 мас.% NaCl. Поэтому при добавлении дрожжевого экстракта к среде в обычной степени, т.е. 10-20 г/л, содержание NaCl повышается на менее чем 0,2 г/л. Согласно данному изобретению это не считается добавлением NaCl. Поэтому в особенно предпочтительном варианте осуществления эта среда не содержит добавок солей натрия и/или хлоридной соли. Еще более предпочтительно общее содержание натрия низкосолевой среды лежит ниже 2 г/л, предпочтительно ниже 500 мг/л и особенно предпочтительно ниже 150 мг/л. Общее содержание хлорида низкосолевой среды лежит предпочтительно ниже 2 г/л, более предпочтительно ниже 500 мг/л и особенно предпочтительно ниже 250 мг/л. Особенно предпочтительно сумма массовых частей ионов Na и ионов Cl лежит ниже 1,75 г/л. Низкосолевая среда дополнительно включает в себя предпочтительно один или несколько источников углерода, а также один или несколько источников азота. Специалисту в данной области хорошо известны применимые в качестве источников углерода и азота вещества для культивирования микроорганизмов отряда Thraustochytriales. Применимыми источниками углерода являются, например, углеводы, такие как глюкоза, фруктоза,ксилоза, сахароза, мальтоза, растворимые крахмалы, фукоза, глюкозамин, декстран, глутаминовая кислота, меласса, глицерин или маннит, или также жиры и масла или гидролизаты растений. Применимыми источниками азота являются, например, пептон, дрожжевой экстракт, солодовый экстракт, мясной экстракт, казаминокислоты, кукурузный экстракт или соевые бобы, применимыми органическими источниками азота являются, например, глутамат и мочевина, но также и неорганические источники азота, такие как, например, ацетат аммония, гидрокарбонат аммония, сульфат аммония или нитрат аммония, могут применяться в качестве источников азота. Низкосолевая среда может содержать все дополнительные, известные специалисту, требуемые для культивирования микроорганизмов отряда Thraustochytriales компоненты, в частности неорганические соли, например соли Ca, Mg, Na, K, Fe, Ni, Co, Cu, Mn, Mo или Zn. В качестве примеров могли бы быть названы фосфаты, такие как гидрофосфат калия, или карбонаты, такие как карбонат кальция, сульфаты,такие как сульфат аммония, сульфат магния, сульфат железа или сульфат меди. Дополнительными применимыми неорганическими солями являются, например, галогениды, такие как бромид калия или иодид калия. В случае необходимости эта среда может включать в себя дополнительные макро- или микроэлементы пищи, такие как аминокислоты, пурины, пиримидины, жидкий кукурузный экстракт (кукурузный экстракт), гидролизаты белков, витамины (водорастворимые и/или водонерастворимые) и другие хорошо известные специалисту компоненты сред. Если необходимо, могут быть добавлены антивспенивающие средства. Эта среда может содержать комплексные компоненты или иметь химически определенный состав. Количество отдельных компонентов может варьироваться, пока отсутствует негативное действие на рост или продуктивность микроорганизмов. Специалист может легко определить состав в соответствии с потребностями микроорганизма в каждом отдельном случае. Обычно источник углерода добавляют в концентрации до 50-300 г/л, а источник азота в концентрации 1-30 г/л. Предпочтительно содержание азота устанавливают в зависимости от содержания углерода среды. Особенно предпочтительная низкосолевая среда включает в себя, наряду с другими компонентами,такими как, например, питательные компоненты, по меньшей мере одну соль, выбраннуюиз группы,состоящей из сульфата магния, карбоната кальция и фосфата калия, причем эту соль или соли предпочтительно добавляют максимально по 3 г/л, особенно предпочтительно максимально по 1 г/л без превышения общего содержания соли в соответствии с данным изобретением. Особенно предпочтительно, если к среде добавляют сульфат магния, карбонат кальция и фосфат калия. Предпочтительными питательными компонентами являются глюкоза, дрожжевой экстракт и/или кукурузный экстракт (жидкий кукурузый экстракт [CSL]) в обычных количествах, а также другие известные специалисту питательные компоненты. Показатель рН этой среды устанавливают перед началом ферментации в диапазоне 3-10, предпочтительно 4-8, особенно предпочтительно 5-7 и еще более предпочтительно приблизительно 6 добавлени-4 011858 ем соответствующей кислоты или щелочи. Затем среду стерилизуют. Способы стерилизации сред хорошо известны специалисту, например могли бы быть названы автоклавирование и стерильное фильтрование. Культивирование может происходить периодическим, периодическим с подпиткой или непрерывным образом, как это обычно известно специалисту в данной области. Периодическое культивирование или периодическое культивирование с подпиткой происходит обычно на протяжении 1-12 дней, предпочтительно 2-10 дней, особенно предпочтительно 3-9 дней. Компоненты сред могут добавляться к низкосолевой среде по отдельности или в смешанном виде,допустимо также предварительное смешивание. Эти компоненты, в частности источник (источники) углерода и азота или определенные добавки к среде, могут добавляться до или во время культивирования. Добавление может повторяться один или несколько раз или происходить непрерывно. Продуцируемые PUFA существуют обычно в форме нейтральных жиров, например в виде триглицеридов или полярных липидов, таких как, например, фосфатидилхолин, фосфатидилэтаноламин или фосфатидилинозит. Конечно, для целей данного изобретения под терминами PUFA, жирные n3-кислоты или активныеn3-вещества подразумеваются все возможные формы, в которых могут находиться соответствующие жирные кислоты, т.е. как свободные жирные кислоты, так и сложные эфиры, триглицериды, фосфолипиды или другие производные. Все эти вещества в дальнейшем описании объединяются, и эти термины используются как синонимы. В дальнейшем эти PUFA могут быть преобразованы химической или биокаталитической переэтерификацией, например с использованием подходящих ферментов (липаз), и обогащены до или после выделения из культуры. Выделение PUFA из ферментируемых микроорганизмов или из среды и анализ спектра жирных кислот происходит в соответствии с известными для специалиста и общепринятыми способами (Wanasundra, U.N.,Wanasundra, J., Shahidi, F., Omega-3 fatty acid concentrates: a review of production technologies, Seafoods Quality, Technology and Nutraceutical Applications, 2002, S. 157-174). Фиг. 1 показывает образование продукта DHA в зависимости от концентрации соли. Можно отчетливо видеть максимум в области, соответствующей данному изобретению (данные из примера 1). Фиг. 2 показывает биомассу и содержание DHA в зависимости от концентрации соли. Здесь также можно отчетливо видеть максимум в области, соответствующей данному изобретению (данные из примера 1). Далее, лежащая в основе способа данного изобретения ферментационная среда описывается при помощи нескольких примеров. Однако эта ферментационная среда, а также данное изобретение не ограничиваются этими примерами. Пример 1. Влияние различных количеств соли в среде на продуцирование PUFA штаммом Ulkeniasp. SAM 2179. Штамм SAM 2179 (Ulkenia spec BP-5601; WO9803671) культивировали в колбах Эрленмейера на 300 мл с дефлектором в 50 мл среды (температура: 28 С, скорость встряхивания: 150 об./мин). Среда 1: среда DH1. Соли среды 1 (Tropin Marin) использовали в следующих концентрациях: 1X (среда 1), 0,75 Х (среда 1.1), 0,5 Х (среда 1.2), 0,25 Х (среда 1.3) и 0,1 Х (среда 1.4). Сбор клеток происходил после 48 ч культивирования посредством центрифугирования. Затем клетки лиофилизировали и определяли сухую биомассу. Расщепление клеток и определение жирных кислот происходило обработкой нагреванием в течение 2 ч в 10%-ном метанольном растворе хлористо-водородной кислоты при 60 С (при перемешивании). Затем сложные эфиры анализировали в газовом хроматографе для определения состава жирных кислот (Wanasundra, U.N., Wanasundra, J., Shahidi, F., Omega-3 14:0 миристиновая кислота; 15:0 пентадекановая кислота; 16:0 пальмитиновая кислота; DPA6: докозапентаеновая кислота (омега-6); DHA3: докозагексаеновая кислота (омега-3). Ферментация штамма Ulkenia sp. SAM 2179 при различных концентрациях Tropic Marin, на основе приблизительно 50-0% содержания соли морской воды, показывает тенденционно уменьшение биомассы с уменьшающимся содержанием соли в среде. Однако ферментация при низком содержании соли, приблизительно 5% морской воды, образует неожиданно важное исключение. Здесь ход продуцирования биомассы обнаруживает промежуточный максимум, при котором опять достигаются более высокие показатели. Кроме того, увеличивается доля преобладающей жирной кислоты DHA на сухую биомассы с понижающейся концентрацией соли, и она имеет наивысшую величину также при 5% содержания соли морской воды, и эта доля при еще более низком содержании соли опять уменьшается. На основании этого для объемно-временного выхода важной DHA PUFA обнаруживается максимум при приблизительно 5% содержания соли морской воды (см. табл. 1). Этот максимум приводит к повышению объемно-временного выхода DHA более чем 15%. При этом, в расчете на общий спектр жирных кислот, доля DHA хотя и лежит при приблизительно 5% содержания морской воды немного ниже, чем при более высоких или более низких содержаниях соли (см. табл. 2), однако, общая продуктивность DHA и общих жирных кислот или масла именно здесь является наибольшей (см. табл. 1). На основании этих неожиданных результатов была разработана лежащая в основе данного изобретения низкосолевая среда. Пример 2. Продуцирование PUFA Ulkenia sp. SAM 2179 в различных ферментационных средах. Штамм SAM 2179 (Ulkenia spec BP-5601; WO9803671) культивировали в колбах Эрленмейера на 300 мл с дефлектором в 50 мл среды (температура: 28 С, скорость встряхивания: 150 об./мин). Среда 3: среда DH3 (с добавкой солей без добавления натрия и без добавления хлорида). Сбор клеток происходил после 48 ч культивирования посредством центрифугирования. Затем клетки лиофилизировали и определяли сухую биомассу. Расщепление клеток и определение жирных кислот происходило обработкой нагреванием в течение 2 ч в 10%-ном метанольном растворе хлористоводородной кислоты при 60 С (при перемешивании). Затем сложные эфиры анализировали в газовом хроматографе для определения состава жирных кислот. Таблица 3 Низкосолевую среду данного изобретения без добавления натрия и без добавления хлорида сначала использовали в одной концентрации приблизительно 10% содержания соли морской воды в ферментации(среда 3). Полученные при этом биомассы в сравнении с ферментацией с приблизительно 50% содержанием соли морской воды являются немного более низкими, однако, содержание DHA на сухую биомассу является более высоким и приводит так неожиданно к таким же, в целом, или даже повышенным объемно-временным выходам (см. табл. 3). Это является существенным преимуществом для более поздней переработки биомассы для получения DHA. Неожиданным образом оказалось также, что для ферментации можно с выгодой полностью отказаться от добавления натрия и/или хлорида (основных солей морской воды). Пример 3. Влияние различных количеств соли в среде без добавления натрия и без добавления хлоридной соли на продуцирование PUFA Ulkenia sp. SAM 2179. Штамм SAM 2179 (Ulkenia spec BP-5601; WO9803671) культивировали в колбах Эрленмейера на 300 мл с дефлектором в 50 мл среды (температура: 28 С, скорость встряхивания: 150 об./мин).-7 011858 Среда 3: среда DH3 (с добавкой солей без добавления натрия и без добавления хлорида). Соли среды 3 использовали в следующих концентрациях: 10 Х по 10 г/л, 2 Х по 2 г/л, 1X по 1 г/л,0,5 Х по 0,5 г/л или 0,25 Х по 0,25 г/л. Сбор клеток происходил после 48 ч культивирования посредством центрифугирования. Затем клетки лиофилизировали и определяли сухую биомассу. Расщепление клеток и определение жирных кислот происходило обработкой нагреванием в течение 2 ч в 10%-ном метанольном растворе хлористо-водородной кислоты при 60 С (при перемешивании). Затем сложные эфиры анализировали в газовом хроматографе для определения состава жирных кислот. Таблица 4 Для определения оптимальной концентрации соли ферментационной среды без добавления натрия и без добавления хлорида микроорганизм штамма Ulkenia spec. SAM 2179 ферментировали в вышеуказанной среде с различными концентрациями соли. В этом случае содержание DHA на сухую биомассу также было наивысшим при содержании соли 5% морской воды (см. также пример 1). Продуктивность,выраженная в виде объемно-временного выхода, лежит при этом содержании соли также при оптимальной величине (см. табл. 4). Пример 4. Продуцирование PUFA штаммом Schizochytrium SR21 (Schizochytrium spec., MYA-1381;EP0823475) в различных ферментационных средах. Штамм Schizochytrium SR21 культивировали в колбах Эрленмейера на 300 мл с дефлектором в 50 мл среды (температура: 28 С, скорость встряхивания: 150 об./мин). Среда 1: среда DH1. Среда 3: среда DH3 (с добавкой солей без добавления натрия и без добавления хлорида). Сбор клеток происходил после 48 ч культивирования посредством центрифугирования. Затем клетки лиофилизировали и определяли сухую биомассу. Расщепление клеток и определение жирных кислот происходило обработкой нагреванием в течение 2 ч в 10%-ном метанольном растворе хлористо-водородной кислоты при 60 С (при перемешивании). Затем сложные эфиры анализировали в газовом хроматографе для определения состава жирных кислот. Таблица 5 Описанная в данном изобретении низкосолевая среда приводит также и в случае других организмовLabyrinthulomycota к оптимизации продуцирования PUFA. Так, например, микроорганизм, являющийся штаммом Schizochytrium spec. SR21, мог ферментироваться в низкосолевой среде без добавления натрия-9 011858 и без добавления хлорида. Содержание DHA в расчете на сухую массу имеет также и в этом случае оптимум при содержании соли 10% содержания морской воды. Кроме того, здесь также обнаруживается еще более сильное действие на объемно-временной выход DHA и, следовательно, на продуктивность ферментации (см. табл. 5). Содержание DHA в расчете на общий спектр жирных кислот также и в этом случае немного снижается (см. табл. 6), но не вредит неожиданно высокому объемно-временному выходу DHA (см. табл. 5). Лежащая в основе данного изобретения оптимизированная низкосолевая среда приводит к общему повышению продукции PUFA в различных членах Labyrinthulomycota. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ культивирования микроорганизмов отряда Thraustochytriales в ферментационной среде без добавления солей натрия и хлоридных солей, при общем содержании 3,5 г/л всех солей и рН среды находится между 3 и 10, при температуре между 10 и 40 С в течение от 1 до 10 дней, где микроорганизмы способны продуцировать масло, содержащее более чем 10% докозагексаеновой кислоты (DHA) и более чем 5% докозапентаеновой кислоты (DPA). 2. Способ по п.1, в котором к среде добавляют до 3 г/л СаСО 3, предпочтительно 1 г/л. 3. Способ по п.1 или 2, в котором микроорганизмы продуцируют более чем 14% и особенно предпочтительно более чем 18% докозагексаеновой кислоты (DHA) на сухую биомассу. 4. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором микроорганизмы продуцируют предпочтительно более чем 7% и особенно предпочтительно более чем 10% DPA на сухую биомассу. 5. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что сумма массовых долей Na+и Cl -ионов в низкосолевой среде составляет менее чем 1,75 г/л. 6. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что общее содержание натрия низкосолевой среды составляет менее 150 мг/л. 7. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что общее содержание хлорида низкосолевой среды составляет менее 250 мг/л. 8. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что низкосолевая среда включает глюкозу, дрожжевой экстракт, сульфат магния, карбонат кальция и фосфат калия. 9. Способ по любому из пп.1-7, отличающийся тем, что низкосолевая среда включает глюкозу, кукурузный экстракт, сульфат магния, карбонат кальция и фосфат калия. 10. Способ по п.8 или 9, отличающийся тем, что низкосолевая среда включает сульфат магния, карбонат кальция и фосфат калия не более чем 3 г/л для каждого, особенно предпочтительно не более чем 1 г/л для каждого. 11. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что низкосолевая среда имеет показатель рН предпочтительно между 5 и 7. 12. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что культивирование предпочтительно проходит при температуре между 25 и 35 С. 13. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что культивирование предпочтительно проводят в течение 3-9 дней. 14. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что микроорганизм принадлежит к роду Schizochytrium, Thraustochytrium или Ulkenia. 15. Способ по п.14, отличающийся тем, что этим микроорганизмом является Ulkenia sp. Sam 2179. 16. Способ по п.14, отличающийся тем, что микроорганизмом является Schizochytrium sp. SR 21. 17. Масло с содержанием по меньшей мере 10% DHA, полученное путем:a) культивирования микроорганизмов отряда Thraustochytriales способом по п.1,b) получения биомассы из микроорганизмов и/или культурального бульона иc) выделения масла, содержащегося в биомассе и/или культуральном бульоне. 18. Масло с содержанием по меньшей мере 5% DPA, полученное путем:a) культивирования микроорганизмов отряда Thraustochytriales способом по п.1,b) получения биомассы из микроорганизмов и/или культурального бульона иc) выделения масла, содержащегося в биомассе и/или культуральном бульоне. 19. Кормовой продукт, включающий биомассу, где биомасса получена путем культивирования микроорганизмов отряда Thraustochytriales способом по п.1 и получения биомассы из микроорганизмов. 20. Пищевой продукт для питания человека, включающий биомассу, где биомасса получена путем культивирования микроорганизмов отряда Thraustochytriales способом по п.1 и получения биомассы из микроорганизмов. 21. Способ получения масла из микроорганизмов отряда Thraustochytriales, которые продуцируют более чем 10% докозагексаеновой кислоты (DHA) на сухую биомассу, где способ включает:a) культивирование микроорганизмов отряда Thraustochytriales способом по п.1,b) получение биомассы из микроорганизмов и/или культурального бульона иc) выделение масла, содержащегося в биомассе и/или культуральном бульоне. 22. Способ получения полиненасыщенных жирных кислот из микроорганизмов отряда Thraustochytriales,- 10011858 включающий:a) культивирование микроорганизмов отряда Thraustochytriales способом по п.1,b) получение биомассы из микроорганизмов и/или культурального бульона,c) выделение масла, содержащегося в биомассе и/или культуральном бульоне, иd) выделение из полученного масла содержащихся в нем полиненасыщенных жирных кислот. 23. Способ по п.22, где полиненасыщенная жирная кислота представляет собой DHA. 24. Способ по п.23, где DHA имеет чистоту по меньшей мере 90%. 25. Способ по п.22, где полиненасыщенная жирная кислота представляет собой DPA. 26. Способ по п.25, где DPA имеет чистоту по меньшей мере 90%.

МПК / Метки

МПК: A23K 1/16, C12P 7/64, C12N 1/12, C12N 1/14, C12N 1/10

Метки: использованием, оптимизированной, thraustochytriales, среды, низкосолевой, способ, культивирования, микроорганизмов, рода

Код ссылки

<a href="https://eas.patents.su/12-11858-sposob-kultivirovaniya-mikroorganizmov-roda-thraustochytriales-s-ispolzovaniem-optimizirovannojj-nizkosolevojj-sredy.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Способ культивирования микроорганизмов рода thraustochytriales с использованием оптимизированной низкосолевой среды</a>

Похожие патенты