一种发酵制备赖氨酸的工艺制造技术

本发明专利技术属于发酵技术领域，公开了一种发酵制备赖氨酸的工艺，其包括如下步骤：将谷氨酸棒状杆菌种子液按照5‑10％的接种量接种至含有发酵培养基的发酵罐中，进行好氧发酵，发酵温度为32‑35℃，罐压为0.05MPa，发酵48‑60小时得到发酵液，发酵过程中持续加氯化铵作为发酵液中和剂。本发明专利技术工艺简单，成本低廉，产赖氨酸效率高。

【技术实现步骤摘要】
一种发酵制备赖氨酸的工艺
本专利技术属于氨基酸发酵
，具体涉及一种发酵制备赖氨酸的工艺。
技术介绍
赖氨酸是人体需要的一种氨基酸，一种不可缺少的营养物质。蛋白质是构成人体细胞的主要成份，食物中的蛋白质进入人体后经过消化先分解成氨基酸，然后人体又利用这些氨基酸再合成新的人体蛋白质，如免疫抗体、消化酶、血浆蛋白、生长激素等都是合成后的人体蛋白质。在合成蛋白质的各种氨基酸中，L-赖氨酸是最重要的一种，缺少赖氨酸，其它氨基酸就受到限制或得不到利用，科学家称它为人体第一必需氨基酸。科学家还发现，L-赖氨酸是控制人体生长的重要物质抑长素中最重要的也是最必需的成份，对人的中枢神经和周围神经系统都起着重要作用。人体不能自身合成L-赖氨酸，必须从食物中吸取赖氨酸是帮助其它营养物质被人体充分吸收和利用的关键物质，人体只有补充了足够的L-赖氨酸才能提高食物蛋白质的吸收和利用，达到均衡营养，促进生长发育。其作用主要有：提高智力、促进生长、增强体质；增进食欲、改善营养不良状况；改善失眠，提高记忆力；帮助产生抗体、激素和酶，提高免疫力、增加血色素；帮助钙的吸收，治疗防止骨质疏松症；降低血中甘油三酯的水平，预防心脑血管疾病的产生。目前生产赖氨酸的方法主要有发酵法和酶法。其中，发酵法是最广泛的生产方法，发酵法生产赖氨酸的主要微生物有谷氨酸棒状杆菌、黄色短杆菌等。工业生产中最高产酸率已提高到每升发酵液100g以上，提取率达到80～90%左右。但是培养基的成本制约着企业的发展，原料成本高，企业的利润相应会降低。申请人前期的研究成果“CN2018103846072，一种赖氨酸发酵培养基”，其包括玉米皮处理物，玉米浆，磷酸二氢钾，磷酸氢二钾，七水硫酸亚铁，七水硫酸镁，乙酸钙，甘露醇，生物素，维生素，水。该方法以玉米皮为主要原料进行处理，产酸率高，降低了发酵培养基成本；但是仍然需要添加其他组分，包括玉米浆等。
技术实现思路
为了解决上述问题，降低企业成本，提高资源利用率，本专利技术提出一种发酵制备赖氨酸的工艺。为了实现上述目的，本专利技术是通过如下技术方案来实现的：一种发酵制备赖氨酸的工艺，其包括如下步骤：将谷氨酸棒状杆菌种子液按照5-10％的接种量接种至含有发酵培养基的发酵罐中，进行好氧发酵，发酵温度为32-35℃，罐压为0.05MPa，发酵48-60小时得到发酵液，发酵过程中持续加氯化铵作为发酵液中和剂。进一步地，所述谷氨酸棒状杆菌种子液按照如下步骤制备而得：选取谷氨酸棒状杆菌ATCC14997作为发酵菌株，将谷氨酸棒状杆菌接入种子培养基中，培养至密度为3-5×108cfu/mL的谷氨酸棒状杆菌种子液；所述种子培养基的组分为：葡萄糖80g/L，酵母膏30g/L，玉米浆10g/L，磷酸二氢钾2g/L，磷酸氢二钾2g/L，七水硫酸亚铁0.2g/L，七水硫酸镁0.2g/L，生物素10mg/L，维生素B12mg/L。进一步地，所述发酵培养基的制备方法包括如下步骤：步骤1）将小麦秸秆破碎，然后与麦麸按照2：3的质量比混合，再粉碎至粒径为50目，然后添加到4-5倍重量的水中，以200rpm的搅拌速度边搅拌边升温至60℃，保温条件下，超声处理20-30min，超声功率为500W，然后121℃蒸汽处理10min，自然冷却至室温，即得复合物；步骤2）将绿色木霉种子液和地衣芽孢杆菌种子液按照1-2:2-3的体积比混合，得到混合接种液，将混合接种液按照6-8%（占步骤1）所得复合物的体积比）的接种量接入到含有步骤1）所得复合物的发酵罐中进行培养，温度为30℃，培养时间为72-96h，得到培养液；步骤3）超声处理培养液，超声时间为30-60min，超声功率为500W，再调整温度为55℃，加硫酸调整pH为6，分别加入溶菌酶和酸性蛋白酶，溶菌酶的添加量为2万U：1L溶液，酸性蛋白酶的添加量为1万U：1L溶液，保温条件下，酶解12-24小时，然后通过过滤网进行过滤，过滤网孔径为5-10微米，去除絮状物，收集滤过液，然后100℃灭酶5min，自然冷却至室温，再添加相同体积的水、适量乙酸钙和甘露醇，搅拌均匀，121℃蒸汽处理5min，自然冷却至室温，即得发酵培养基。优选地，所述绿色木霉种子液的制备方法为：将绿色木霉划线接种在PDA培养基上培养，得到单菌落；挑取单菌落接种到PDA液体培养基进行培养，得到绿色木霉种子液。优选地，所述地衣芽孢杆菌种子液的制备方法为：将地衣芽孢杆菌接种到LB固体培养基上培养，得到单菌落；挑取单菌落接种到LB液体培养基上进行培养，得到地衣芽孢杆菌种子液。优选地，所述乙酸钙的添加量为100-200mg/L优选地，所述甘露醇的添加量为50-100mg/L。本专利技术实施方式中具体使用的菌株为谷氨酸棒状杆菌ATCC14997，绿色木霉ATCC9275，地衣芽孢杆菌ATCC12759；也可以使用同一种属中功能类似的其他菌株。本专利技术菌株种子液还可以按照现有技术记载的其他培养方式来制备，只需达到合适的接种浓度即可。与现有技术相比，本专利技术制备的培养基的优点主要包括以下几个方面：本专利技术通过对小麦秸秆和麦麸进行加热浸泡和超声处理，利用的超声波的空化作用，产生局部高压高温进行冲击，有助于纤维、蛋白以及碳水化合物的分离，更容易被菌株利用；绿色木霉可以产生纤维素酶，地衣芽孢杆菌可以产生蛋白酶和淀粉酶，本专利技术采用绿色木霉和地衣芽孢杆菌联合对小麦秸秆和麦麸处理物进行发酵酶解处理，然后酶解菌体，得到含有糖类化合物、菌体蛋白、多肽以及无机矿物质的培养基，供大肠杆菌使用，提高了发酵效率，并且利用了农业废弃物，降低了成本。本专利技术利用的超声波的空化作用，产生局部高压高温，对菌体细胞进行冲击，导致细胞变形和破裂，辅助溶菌酶进行破壁溶解，并且采用酸性蛋白酶进行辅助，提高了菌体蛋白的酶解效率。乙酸钙在细胞内部参与了乙酰辅酶A的合成，能够参与到三羧酸循环中，从而增加了细胞的代谢强度，适量的乙酸钙能促进棒杆菌菌体细胞生长，从而促进赖氨酸的发酵；甘露醇能够维持渗透压，同时防止细胞水分的流出和盐分的入侵，提高细胞对缺水，高温，高盐和高渗环境的耐受力，稳定酶活性和生物大分子的功能，菌体能够吸收培养基中的甘露醇来抵抗高渗透的压力，在赖氨酸发酵过程中，适量甘露醇的添加能够起到加快菌种生长速率，耗糖速率和产酸速率的作用。附图说明图1：乙酸钙添加量对发酵产赖氨酸量的影响；图2：甘露醇添加量对发酵产赖氨酸量的影响。具体实施方式本领域技术人员可以借鉴本文内容，适当改进工艺参数实现。特别需要指出的是，所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本专利技术。本专利技术的产品及方法已经通过较佳实施例进行了描述，相关人员明显能在不脱离本
技术实现思路
、精神和范围内对本文所述的产品及方法进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本专利技术技术。为了进一步理解本专利技术，下面结合实施例对本专利技术进行详细说明。实施例1一种发酵制备赖氨酸的工艺，其包括如下步骤：选取谷氨酸棒状杆菌ATCC14997作为发酵菌株；将谷氨酸棒状杆菌接入种子培养基中，培养至密度为3×108cfu/mL的种子液；所述种子培养基的组分为：葡萄糖80g/L，酵母膏30g/L，玉米浆10g/L，磷酸二氢钾2g/L，磷酸氢二钾2g/L，七水硫酸亚铁0.2g/L，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种发酵制备赖氨酸的工艺，其包括如下步骤：将谷氨酸棒状杆菌种子液按照5‑10％的接种量接种至含有发酵培养基的发酵罐中，进行好氧发酵，发酵温度为32‑35℃，罐压为0.05MPa，发酵48‑60小时得到发酵液，发酵过程中持续加氯化铵作为发酵液中和剂。

【技术特征摘要】
1.一种发酵制备赖氨酸的工艺，其包括如下步骤：将谷氨酸棒状杆菌种子液按照5-10％的接种量接种至含有发酵培养基的发酵罐中，进行好氧发酵，发酵温度为32-35℃，罐压为0.05MPa，发酵48-60小时得到发酵液，发酵过程中持续加氯化铵作为发酵液中和剂。2.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述谷氨酸棒状杆菌种子液按照如下步骤制备而得：将谷氨酸棒状杆菌接入种子培养基中，培养至密度为（3-5）×108cfu/mL的谷氨酸棒状杆菌种子液；所述种子培养基的组分为：葡萄糖80g/L，酵母膏30g/L，玉米浆10g/L，磷酸二氢钾2g/L，磷酸氢二钾2g/L，七水硫酸亚铁0.2g/L，七水硫酸镁0.2g/L，生物素10mg/L，维生素B12mg/L。3.根据权利要求1或2所述的工艺，其特征在于，所述发酵培养基的制备方法包括如下步骤：步骤1）将小麦秸秆破碎，然后与麦麸按照2：3的质量比混合，再粉碎至粒径为50目，然后添加到4-5倍重量的水中，以200rpm的搅拌速度边搅拌边升温至60℃，保温条件下，超声处理20-30min，超声功率为500W，然后121℃蒸汽处理10min，自然冷却至室温，即得复合物；步骤2）将绿色木霉种子液和地衣芽孢杆菌种子液按照1-2:2-3的体积比混合，得到混合接种液...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐永强，王峰，汲广习，董力青，聂庆胜，邱庆志，李航，王铮，张丽微，姚志强，
申请(专利权)人：齐齐哈尔龙江阜丰生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23