透明质酸的微生物发酵法生产与应用概况

透明质酸发酵工艺原理综述引言透明质酸是一种重要的天然高分子化合物，具有优异的生物活性和生理功能。

近年来，随着人们对健康和美容的关注度逐渐提高，透明质酸在医学、化妆品和食品等领域的应用日益广泛。

为了满足市场需求，在透明质酸的生产中，发酵工艺被广泛应用。

本文将对透明质酸发酵工艺的原理进行综述。

透明质酸发酵工艺的基本原理透明质酸发酵工艺是指利用微生物发酵代谢途径生产透明质酸。

发酵是一种基于微生物代谢活动的生物转化过程，其中微生物利用可再生资源合成有用产物。

透明质酸发酵工艺的基本原理可以概括如下：1.选择合适的微生物菌株：发酵过程中使用的微生物菌株是决定透明质酸产量和质量的关键因素。

常用的菌株包括发酵霉菌、乳酸杆菌和葡萄球菌等。

2.提供合适的培养基：微生物菌株需要适当的培养基来生长和合成透明质酸。

培养基中的营养物质包括碳源、氮源、无机盐、维生素和生长因子等。

3.发酵条件的调控：透明质酸的产量和质量受到发酵条件的影响。

调整发酵温度、pH值、搅拌速度和氧气供应等参数，可以达到最佳的发酵效果。

4.生物反应工程的应用：生物反应工程技术可以优化透明质酸发酵工艺，提高产量和纯度。

调控物质的输送、床层颗粒大小和固体浸泡比等参数可以改善反应过程。

透明质酸发酵工艺的主要步骤透明质酸发酵工艺通常包括以下主要步骤：1.复苏和预培养：从冷冻保存的透明质酸菌株中取出适量的菌种，进行复苏和预培养。

这个步骤有助于提高菌株的活力和适应性。

2.母液发酵：将预培养的菌种移植到透明质酸发酵的母液中，通过合适的培养条件进行发酵。

发酵过程中，菌株利用底物合成透明质酸。

3.分离和纯化：发酵母液中的透明质酸需要进行分离和纯化，以得到高纯度的透明质酸产品。

常用的分离纯化方法包括沉淀、离心、浓缩和脱盐等。

4.后处理：对纯化的透明质酸产品进行后处理，包括干燥、打粉和包装等步骤。

这些步骤可以提高透明质酸产品的稳定性和使用便利性。

透明质酸发酵工艺的优缺点透明质酸发酵工艺具有如下优点：1.生物可再生资源：透明质酸发酵工艺利用微生物代谢活动合成透明质酸，减少了对传统化石能源的依赖。

透明质酸的微生物发酵法生产与应用概况作者：李萌季永甜等来源：《湖北农业科学》2013年第13期摘要：透明质酸是由葡萄糖醛酸和N-乙酰葡萄糖胺的二糖组成的高分子黏多糖，广泛地存在于动物组织中，具有独特的生理特性，在许多领域得到广泛的应用。

目前，透明质酸的生产方法主要有提取法、微生物发酵法和人工合成法。

对微生物发酵法进行了概述，对透明质酸在化妆品、保健品和医学医疗领域的应用进行了简要介绍，并对透明质酸的生产和应用前景进行了展望。

关键词：透明质酸；微生物发酵法；育种中图分类号：Q538；TQ920 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2013）13-2980-04透明质酸（Hyaluronic acid，HA）是1934年Meyer等从牛眼玻璃体中提取分离得到的一种大分子多糖，故又名玻璃酸[1]。

透明质酸是由2 000～25 000个通过β-1，3糖苷键和β-1，4糖苷键交替地结合在一起的葡萄糖醛酸和N-乙酰葡萄糖胺的二糖组成的均匀重复的线性葡糖胺聚糖[2]。

透明质酸是胞外基质（Extracellular matrix， ECM）的重要组成部分[1]。

近来的研究表明，透明质酸不仅广泛存在于细胞间的胞外基质中，还存在于细胞内，主要集中分布在新生细胞的胞浆和细胞核中[2]。

除了在玻璃体中外，透明质酸在关节滑液和表皮细胞间隙中的含量也十分丰富，从数量上看，50%以上的透明质酸存在于皮肤的真皮和表皮中，约35%存在于肌肉和骨骼中。

目前认为透明质酸主要是存在于软结缔组织中的惰性空间填料中，在组建蛋白多糖复合物的过程中起着重要的作用[2]。

1 透明质酸的性质在电子显微镜下，观察到透明质酸分子呈线性单链结构，并在水溶液中扩展成随机的线圈状结构，线圈的直径约为500 nm。

透明质酸分子中每一双糖单位均含有一个羧基，在生理条件下均可解离，形成阴离子，等空间距离阴离子之间的相互排斥使其分子在水溶液中处于松散的扩展状态，占据了大量空间，故可结合多于本身1 000倍的水[3]。

微生物发酵法生产透明质酸郭学平透明质酸（hyaluronic acid, HA）,又名玻璃酸，是一种酸性黏多糖，广泛存在于脊椎动物的各种组织细胞间质中，如皮肤、脐带、关节滑液、软骨、眼玻璃体、鸡冠、鸡胚、卵细胞、血管壁等，其中以人脐带、公鸡冠、关节滑液和眼玻璃体含量较高。

透明质酸价格昂贵，在日本有“白金”之称，目前的生产方法有发酵法和提取法两种。

1 透明质酸的发展1934年美国Meyer等首先从牛眼玻璃体中分离出该物质。

20世纪70年代，Balazs等从鸡冠和人脐带提取HA，并配制成眼科手术用黏弹性辅助剂—NIF-HA,开创了HA医学应用的先河。

由于HA优良的保湿和润滑性能，20世纪80年代初开始用于高档护肤化妆品，其需求量大幅度增加。

受原料限制，从人脐带和鸡冠提取的HA产量低、成本高，不能满足市场需求。

为了寻找HA的新来源，降低生产成本，研究了发酵法生产HA。

工业化发酵生产HA是日本资生堂最早开始研究的，他们借鉴前人对某些链球菌产生HA这一重要发现，利用现代发酵技术和设备，以提高HA产率为目的，对发酵生产HA进行了较全面地研究。

80年代中期，日本已有发酵生产的HA上市，价格大大低于从动物原料提取的产品。

提取法和发酵法生产HA的比较见表1。

表1 提取法和发酵法生产HA的比较项目提取法发酵法存在状态在原料中与蛋白质和其它多糖形成复合体，分离精制复杂在发酵液中游离存在，分离精制容易分子量与保湿性小于1.0×106,保湿性差大于1.5×106，保湿性强品质与产量取决于动物原料的品质与数量品质稳定，产量大价格（化妆品用） 2.2万元/kg 1.6万元/kg应用价格昂贵，化妆品中的添加量受到制约能增加化妆品中的添加量发酵法生产HA方面的研究主要集中在日本、英国和美国也有少量报道。

国内从1980年开始研究从鸡冠和人脐带提取纯化HA，在1990年前后化妆品用HA和医药用HA先后研制成功并生产。