玻尿酸及其生物发酵技术 陶珂19301050267 技术原理 11玻尿酸及原始提取技术背景 “注射玻尿酸”是我们最常听说的美容方式,玻尿酸抗衰老的特性为人熟知。但是若没 有生物发酵技术,玻尿酸根本无法存在于我们日常使用的各类产品中。玻尿酸的生物发酵技 术,可以说是抗衰老中起到决定作用的一种技术 玻尿酸是一种线形的多糖结构,英文简称HA。它是构成人体结缔组织的主要成分,在 体內发挥保水、调节渗透压、润滑、促进细胞修复等重要生理功能。玻尿酸分子中含有大量 的羧基和羟基,使其具有强大的保水作用,可结合自身400倍以上的水;在较高浓度时,其 水溶液又具有显著的粘弹性。大分子玻尿酸对细胞移动、增殖、分化及吞噬功能有抑制作用 小分子玻尿酸则有促进作用。 由于种种优良特性,20世纪80年代开始,玻尿酸开始被应用于高端化妆品中,需求大 幅増加,最初的从动物体內提取的技术不仅成本高,而且效率低,不能满足市场需求,由此 开启了对新型技术的研究。 12生物发酵技术 20世纪80年代,日本资生堂最早开始研究工业化发酵生产玻尿酸的技术,他们借鉴前 人对某些链球菌产生玻尿酸这一重要发现,利用现代发酵技术和设备,对发酵生产玻尿酸进 行研究,80年代中期,发酵生产的产品上市,成本低、产量高、纯度高。在国内,1990年 山东省生物药物研究院进行并完成玻尿酸发酵生产研究。 发酵原理:选用合适的培养条件制成培养基,在适宜的温度、pH(见图6、图7)等条 件下培养发酵链球菌生产玻尿酸,发酵液中的玻尿酸在菌体外的溶液中游离存在,下游需分 离纯化。 ←P6·P8 3 1.5 时间ch) 时闻(h) 图6不同温度对HA发结果的影响 图7不同温度对HA发酵结果的影响 具体条件和过程:取斜面菌种,接种于装有灭菌营养液(氮源:蛋白胨、牛肉浸膏、酵 母膏,碳源:葡萄糖)的锥形瓶中,在37℃°下培养12-16小时,接种于种子罐中。37℃°下, pH6.0-85(链球菌是一种乳酸菌,产生的小分子有机酸量大,需用碱液中和,维持pH)发 酵40-46小时,直至pH不再下降即为发酵终点。进行下游分离纯化,先杀灭和除去发酵液 中的菌体,三氯乙酸调pH为40-4.5,过滤除菌体,滤液调pH至60-6.5,加三倍体积95% 乙醇,沉淀岀玻尿酸。氯化钠水溶液溶解沉淀、CPC络合沉淀,氯化钠溶液洗涤两次,过滤,玻尿酸及其生物发酵技术 陶珂 19301050267 一、 技术原理 1.1 玻尿酸及原始提取技术背景 “注射玻尿酸”是我们最常听说的美容方式，玻尿酸抗衰老的特性为人熟知。但是若没 有生物发酵技术，玻尿酸根本无法存在于我们日常使用的各类产品中。玻尿酸的生物发酵技 术，可以说是抗衰老中起到决定作用的一种技术。 玻尿酸是一种线形的多糖结构，英文简称 HA。它是构成人体结缔组织的主要成分，在 体内发挥保水、调节渗透压、润滑、促进细胞修复等重要生理功能。玻尿酸分子中含有大量 的羧基和羟基，使其具有强大的保水作用，可结合自身 400 倍以上的水；在较高浓度时，其 水溶液又具有显著的粘弹性。大分子玻尿酸对细胞移动、增殖、分化及吞噬功能有抑制作用， 小分子玻尿酸则有促进作用。 由于种种优良特性，20 世纪 80 年代开始，玻尿酸开始被应用于高端化妆品中，需求大 幅增加，最初的从动物体内提取的技术不仅成本高，而且效率低，不能满足市场需求，由此 开启了对新型技术的研究。 1.2 生物发酵技术 20 世纪 80 年代，日本资生堂最早开始研究工业化发酵生产玻尿酸的技术，他们借鉴前 人对某些链球菌产生玻尿酸这一重要发现，利用现代发酵技术和设备，对发酵生产玻尿酸进 行研究，80 年代中期，发酵生产的产品上市，成本低、产量高、纯度高。在国内，1990 年 山东省生物药物研究院进行并完成玻尿酸发酵生产研究。 发酵原理：选用合适的培养条件制成培养基，在适宜的温度、pH（见图 6、图 7）等条 件下培养发酵链球菌生产玻尿酸，发酵液中的玻尿酸在菌体外的溶液中游离存在，下游需分 离纯化。 具体条件和过程：取斜面菌种，接种于装有灭菌营养液（氮源：蛋白胨、牛肉浸膏、酵 母膏，碳源：葡萄糖）的锥形瓶中，在 37℃下培养 12-16 小时，接种于种子罐中。37℃下， pH6.0-8.5（链球菌是一种乳酸菌，产生的小分子有机酸量大，需用碱液中和，维持 pH）发 酵 40-46 小时，直至 pH 不再下降即为发酵终点。进行下游分离纯化，先杀灭和除去发酵液 中的菌体，三氯乙酸调 pH 为 4.0-4.5，过滤除菌体，滤液调 pH 至 6.0-6.5，加三倍体积 95% 乙醇，沉淀出玻尿酸。氯化钠水溶液溶解沉淀、CPC 络合沉淀，氯化钠溶液洗涤两次，过滤