表6-1-4发酵法生产透明质酸与动物组织提取法生产透明质酸的比较 提取法 发酵法 原料 来源有限 原料很广 提取工艺透明质酸在原料中与蛋白质和其它多透明质酸在发酵液中游离存在,分离 糖形成复合体,分离纯化工艺复杂纯化容易 分子量 <100万 >180万 性质 不同来源差异较大 分子量高、粘度大、保湿力强 质量与产量质量不稳定,取决于动物组织来源,产品质量稳定,产量大,产品成本明 产量较小,产品成本高 显低于提取法 1.环境条件对透明质酸产量的影响 迄今为止,实验室研究和工业化生产都发现最适合发酵生产透明质酸的微生物是链球菌。 影响链球菌合成透明质酸的最主要环境因素是氧。厌氧条件下发酵法生产透明质酸的产量为 0.3~1.0g几,而在通风搅拌的情况下,可以达到4-6g。 Johns等研究了搅拌转速对透明质酸 生产的影响,发现在厌氧培养时,较高的搅拌转速下透明质酸产量更高,而菌体的生长速率 和转化率不受影响:降低转速会使透明质酸产量降低,同时副产物增加。这是因为透明质酸 溶液是一种假塑性流体,髙的搅拌(剪切)速率可以降低溶液粘度,増加营养的供给,消除细胞 周围富集的副产物对细胞的毒害,同时高的搅拌速率可以将细菌的透明质酸荚膜释放到培养 基中。 不同研究关于氧对链球菌生产透明质酸的影响并不一致。 Clery和 larkin认为透明质酸可 作为一种抵抗O渗透的屏障,防止分子氧对细胞的毒害,因此通风可以促进透明质酸的产生: Swan等也发现在对数生长期控制相对较高的溶氧浓度,可以获得更高的透明质酸转化率。然 而 Bracke等发现培养基中丰富的CO2可以促进透明质酸的合成。 Johns等发现,与厌氧培养 相比,通风培养可以获得更高的透明质酸浓度和转化率。另外,厌氧培养的产物单一,而通 风培养时大大增加了其它副产物及CO2的产生 营养源的浓度对透明质酸产量的影响也很大。宫田俊范发现培养基中葡萄糖浓度过高或 过低时都不能得到好的发酵结果,当初始葡萄糖浓度为15g,发酵过程中控制培养液中葡萄 糖含量低于15gL可获得最高的透明质酸产量。此外,发酵方式也影响透明质酸的生产。高 山健一郎采用半连续和连续培养的方法控制粘度在200cps以下可使得透明质酸产率、转化率 大大提高。也有将培养基中氧化还原电位控制在-100~-400mⅤ使透明质酸产量提高的报道 2.环境条件对透明质酸分子量的影响 氧不仅对透明质酸发酵生产的产量有很大影响,而且还影响透明质酸的分子量。厌氧条 件下透明质酸的重均分子量为07×10Da或更低,有氧条件下分子量则高于2×10°Da。在一 定的条件下,胞外透明质酸酶缺失的链球菌可产生高分子量的透明质酸。控制pH对透明质酸 的分子量影响很大。日本资生堂首次报道的用链球菌发酵得到40gL透明质酸的实验是在通 气搅拌、pH7的情况下进行的。当pH在80-89的范围内,透明质酸分子量可以达到25×10 Da。特殊的添加剂也能提高产物的分子量。如在培养基中添加苯酚等化合物,透明质酸的分 子量可以达2.5×10Da左右;森田裕等通过添加表面活性剂,获得了高纯度高分子量的透明 质酸。 产品分子量不仅受发酵条件的影响,也受提取工艺的影响。不恰当的提取方法不仅会使5 题。 表 6-1-4 发酵法生产透明质酸与动物组织提取法生产透明质酸的比较 提取法 发酵法 原料 来源有限 原料很广 提取工艺 透明质酸在原料中与蛋白质和其它多 糖形成复合体，分离纯化工艺复杂 透明质酸在发酵液中游离存在，分离 纯化容易 分子量 <100 万 >180 万 性质 不同来源差异较大 分子量高、粘度大、保湿力强 质量与产量 质量不稳定，取决于动物组织来源， 产量较小，产品成本高 产品质量稳定，产量大，产品成本明 显低于提取法 1．环境条件对透明质酸产量的影响 迄今为止，实验室研究和工业化生产都发现最适合发酵生产透明质酸的微生物是链球菌。 影响链球菌合成透明质酸的最主要环境因素是氧。厌氧条件下发酵法生产透明质酸的产量为 0.3~1.0 g/L，而在通风搅拌的情况下，可以达到 4~6 g/L。Johns 等研究了搅拌转速对透明质酸 生产的影响，发现在厌氧培养时，较高的搅拌转速下透明质酸产量更高，而菌体的生长速率 和转化率不受影响；降低转速会使透明质酸产量降低，同时副产物增加。这是因为透明质酸 溶液是一种假塑性流体，高的搅拌(剪切)速率可以降低溶液粘度，增加营养的供给，消除细胞 周围富集的副产物对细胞的毒害，同时高的搅拌速率可以将细菌的透明质酸荚膜释放到培养 基中。 不同研究关于氧对链球菌生产透明质酸的影响并不一致。Clery 和 larkin 认为透明质酸可 作为一种抵抗 O2 渗透的屏障，防止分子氧对细胞的毒害，因此通风可以促进透明质酸的产生； Swann 等也发现在对数生长期控制相对较高的溶氧浓度，可以获得更高的透明质酸转化率。然 而 Bracke 等发现培养基中丰富的 CO2 可以促进透明质酸的合成。Johns 等发现，与厌氧培养 相比，通风培养可以获得更高的透明质酸浓度和转化率。另外，厌氧培养的产物单一，而通 风培养时大大增加了其它副产物及 CO2 的产生。 营养源的浓度对透明质酸产量的影响也很大。宫田俊范发现培养基中葡萄糖浓度过高或 过低时都不能得到好的发酵结果，当初始葡萄糖浓度为 15 g/L，发酵过程中控制培养液中葡萄 糖含量低于 15 g/L 可获得最高的透明质酸产量。此外，发酵方式也影响透明质酸的生产。高 山健一郎采用半连续和连续培养的方法控制粘度在 200 cps 以下可使得透明质酸产率、转化率 大大提高。也有将培养基中氧化还原电位控制在-100~-400 mV 使透明质酸产量提高的报道。 2．环境条件对透明质酸分子量的影响 氧不仅对透明质酸发酵生产的产量有很大影响，而且还影响透明质酸的分子量。厌氧条 件下透明质酸的重均分子量为 0.7×106 Da 或更低，有氧条件下分子量则高于 2×106 Da。在一 定的条件下，胞外透明质酸酶缺失的链球菌可产生高分子量的透明质酸。控制 pH 对透明质酸 的分子量影响很大。日本资生堂首次报道的用链球菌发酵得到 4.0 g/L 透明质酸的实验是在通 气搅拌、pH 7 的情况下进行的。当 pH 在 8.0~8.9 的范围内，透明质酸分子量可以达到 2.5×106 Da。特殊的添加剂也能提高产物的分子量。如在培养基中添加苯酚等化合物，透明质酸的分 子量可以达 2.5×106 Da 左右；森田裕等通过添加表面活性剂，获得了高纯度高分子量的透明 质酸。 产品分子量不仅受发酵条件的影响，也受提取工艺的影响。不恰当的提取方法不仅会使