《生物法制备二十二碳六烯酸油脂关键技术及应用》

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二十二碳六烯酸(DHA),是一种重要的ω-3长链多不饱和脂肪酸,对婴幼儿智力和视力发育、心脑血管疾病预防等人类健康问题至关重要。世界卫生组织1994年规定了婴幼儿配方奶粉中必须添加DHA,我国卫生部从2000年起也规定了配方奶粉中DHA的使用量,但我国高品质DHA产品仍长期依赖进口。利用海洋微藻发酵制备DHA油脂,符合环境友好型社会的发展需求,且产品质量及安全性可得到有效保证。

然而,隐甲藻来源的DHA生产及应用已被美国马泰克公司的专利封锁。为打破国外技术垄断,该项目在国家杰青、长江学者特聘教授的带领下,率先开展了以裂殖壶菌为新菌种来源的DHA油脂的研究,但由于DHA的高产菌株选育困难、脂肪酸延长和去饱和过程的定向调控方法有限、不饱和脂肪酸油脂加工过程复杂且易氧化,这也是微生物发酵法制备不饱和脂肪酸油脂的国际共性难题,致使高品质DHA油脂的规模化生产技术亟待突破,基于此,该项目进行如下发明:

(1)发明了基于油脂高通量检测的高产DHA菌种定向选育方法,创制了基于改变糖代谢和呼吸途径通量定向选育裂殖壶菌的技术,国际上首次提出了利用氧化损伤修复理论有效控制菌种副产物积累的驯化方法,突破了高产DHA菌株选育困难的问题,获得了高生产性能的裂殖壶菌,油脂合成速率是隐甲藻的5倍,迫使世界最大DHA生产商美国马泰克等企业放弃隐甲藻菌株。

(2)发明了基于细胞生理特性和多维组学的过程精准调控技术,突破了不饱和脂肪酸合成过程定向调控困难的问题,开发了基于氧传质的过程放大方法及新型膜曝气生物反应器,实现了高品质DHA油脂的规模化生产,最终生物量、油脂含量、DHA含量分别达到200g/L、113.6g/L、54%,处于国际领先水平,其中油脂含量和DHA产最分别是美国马泰克的1.3和1.7倍。

(3)研制了基于酶法的无萃取剂油脂提炼技术和配套装备,在国内率先实现了提取过程不使用有机溶剂,提高了生产安全性,实现了DHA油脂的连续智能化生产,油脂提取效率提高了10倍,设备投资不足原来的十分之一,二级氧化产物指标茴香胺值从14.2降低至4.8,生产周期缩短了5天,人工投入缩减70%,综合成本降低80%。

该项目发明了从菌种定向选育、发酵过程控制与放大到油脂提取精制的成套绿色工业化生产工艺,攻克了微生物制造DHA油脂的关键技术难题,打破了国外企业在微藻型DHA生产及应用上的技术垄断,迫使国外品牌DHA基本退出国内市场。项目共申请专利25项,其中授权发明专利17项、授权实用新型专利2项、申请PCT发明专利1项,形成了覆盖该项目关键技术的核心专利群。发表论文54篇,SCI收录33篇,编写相关译著2部。项目技术已在多家企业进行产业化应用,近三年为合作企业带来新增产值10.46亿元,新增利润2.48亿元。曾获2017年高等学校科学研究优秀成果技术发明一等奖。

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