一种提高菌株产酸效率的方法技术

本发明专利技术属于谷氨酸生产技术领域，公开了一种提高菌株产酸效率的方法，其采用膜偶联透析分批发酵，其通过在发酵中期添加肌醇和碳酸镁，提高了发酵效率。

A Method for Improving Acid Production Efficiency of Strains

【技术实现步骤摘要】
一种提高菌株产酸效率的方法
本专利技术属于谷氨酸生产
，涉及一种提高菌株产酸效率的方法。
技术介绍
谷氨酸，是一种酸性氨基酸。分子内含两个羧基，化学名称为α-氨基戊二酸。谷氨酸是里索逊1856年发现的，为无色晶体，有鲜味，微溶于水，而溶于盐酸溶液，等电点3.22。大量存在于谷类蛋白质中，动物脑中含量也较多。谷氨酸在生物体内的蛋白质代谢过程中占重要地位，参与动物、植物和微生物中的许多重要化学反应。谷氨酸钠俗称味精，是重要的鲜味剂，对香味具有增强作用。谷氨酸钠广泛用于食品调味剂，既可单独使用，又能与其它氨基酸等并用。用于食品内，有增香作用。在食品中浓度为0.2%-0.5%，每人每天允许摄入量为0-120微克/千克(以谷氨酸计)。在食品加工中一般用量为0.2—1.5克/公斤。谷氨酸棒杆菌是谷氨酸发酵的菌株，属于兼性好氧菌，培养基成分及培养条件不同，产物也不同，谷氨酸发酵条件优化主要为培养基组分和发酵过程参数控制优化两方面。在发酵过程中，菌种自身的发酵特性有时会发生变化，导致批次间发酵性能出现巨大差异。一旦菌种发酵特性发生改变，菌体对环境变化的适应能力和产酸能力就会下降，表现为补料之后出现“只耗糖、不产酸”的现象，最终谷氨酸浓度很低，造成发酵性能不稳定。谷氨酸发酵的前期主要菌株增殖迅速，中后期菌株增殖速度放缓，但是谷氨酸合成加快，是合成分泌谷氨酸的关键时期，即，从积累型到产酸型菌株转换。申请人之前的专利技术“一种提高谷氨酸发酵中后期转化率的方法”其包括如下步骤：在发酵过程中添加肌醇和二甲基甲酰胺，并且采用超声波处理，其通过添加适量的二甲基甲酰胺，使得菌体的细胞膜通透性增强，有利于底物分子更容易进入细胞与生物酶接触，进而提高转化率；适量的肌醇可以强化CO2固定反应,促进谷氨酸的积累，提高发酵转化率。在该研究的基础上，阜丰集团继续对发酵产酸效率进行了研究，旨在进一步提升发酵效率。
技术实现思路
为了克服现有技术菌株的产酸效率进行进一步地提升，本专利技术提出了一种提高菌株产酸效率的方法。本专利技术是通过如下技术方案来实现的：一种提高菌株产酸效率的方法，其采用膜偶联透析分批发酵。进一步地，所述膜偶联透析分批发酵为两批次发酵。进一步地，所述方法包括如下步骤：将谷氨酸棒杆菌种子液以6-10％接种量接种接入装有21L发酵培养基的30L发酵罐中进行发酵培养，发酵温度33℃，通气量为0.4vvm，搅拌转速500r/min，将发酵罐与陶瓷膜偶联，发酵至12h时，添加1-2g/L的肌醇和0.5-1g/L的碳酸镁，继续发酵12h，将发酵罐中的发酵液经由离心泵泵出，然后经陶瓷膜分离，得到滤液和浓缩菌体，将滤液排入到料液储罐，把浓缩菌体打回发酵罐，同时向发酵罐中补加发酵罐培养基，继续发酵12h，再添加1-2g/L的肌醇和0.5-1g/L的碳酸镁，继续发酵12h，完成发酵，得到发酵液，将发酵罐中的发酵液经由离心泵泵出，然后经陶瓷膜分离，得到滤液和浓缩菌体，将滤液排入到料液储罐；整个发酵过程中，通过流加泡敌消泡，同时流加氨水控制发酵液的pH值至5.5-6.0。优选地，所述发酵罐培养基的组分为（质量百分比）：葡萄糖12%、玉米浆3%、尿素0.5%、磷酸二氢钾0.5%、七水硫酸亚铁0.02%、一水硫酸锰0.01%、黄腐酸0.002%。优选地，所述陶瓷膜的截留分子量为10000-20000Da。优选地，所述谷氨酸棒杆菌种子液的制备工艺为：将谷氨酸棒杆菌接种到种子培养基中，在33℃，100rpm摇床培养12h，得到的谷氨酸棒杆菌种子液。优选地，所述谷氨酸棒杆菌种子培养基的组分为(以下均为质量百分比)：葡萄糖6％、玉米浆3％、磷酸二氢钾0.2％、七水硫酸镁0.02％、一水硫酸锰0.01％，115℃灭菌15min；与现有技术相比，本专利技术取得的有益效果主要包括但是并不限于以下几个方面：本专利技术采用膜偶联透析分批发酵使用，减少发酵过程中副产物乙酸、乳酸等物质的产生，提高了发酵效率，并且氨基酸发酵液透明度高，杂质少，分离提取更为简易，后期更容易获得纯度高的产品。黄腐酸中含有大量酚羟基、羰基等基团，电解程度较高，能够促进谷氨酸合成过程中利用O2作为氢受体，进而减少丙酮酸作为氢受体，发酵培养基中添加适量的黄腐酸，能够降低副产物乳酸和乙酸的生成量，进而提高谷氨酸的产量；肌醇可以强化CO2固定反应,削弱乙醛酸循环,保证三羧酸循环不被中断和源源不断供给α-酮戊二酸，通过还原氨基化反应，大量积累谷氨酸，提高发酵转化率；碳酸镁添加时间为发酵中期，细胞由积累型进入分泌产酸型，碳酸镁能够与副产物乳酸、乙酸反应，分解产生二氧化碳，既能提供二氧化碳，使CO2含量处于既维持菌体正常呼吸作用，又确保更多的CO2固定生成草酰乙酸与乙酰-CoA合成柠檬酸，提供合成谷氨酸所必需的C4二羧酸，提高发酵转化率；碳酸镁与乙酸、乳酸等副产物反应，减少了对菌株的毒害，提高了发酵效率；镁离子是菌株合成谷氨酸过程中多种酶的激活剂，能够刺激菌株生长和产酸；本专利技术在发酵中期添加肌醇和碳酸镁，相互协同，提高了发酵效率。附图说明图1：本专利技术发酵流程的示意图；图2：膜偶联透析发酵对菌体生物量的影响；图3：各因素对糖酸转化率的影响；图4：各因素对谷氨酸产量的影响。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请具体实施例，对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术保护的范围。实施例1一种提高菌株产酸效率的方法，其包括如下步骤：将谷氨酸棒杆菌ATCC13761接种到种子培养基中，在33℃，100rpm摇床培养12h，得到的谷氨酸棒杆菌种子液；所述谷氨酸棒杆菌种子培养基的组分为(以下均为质量百分比)：葡萄糖6％、玉米浆3％、磷酸二氢钾0.2％、七水硫酸镁0.02％、一水硫酸锰0.01％，115℃灭菌15min；将谷氨酸棒杆菌种子液以10％接种量接种接入装有21L发酵培养基的30L发酵罐中进行发酵培养，发酵温度33℃，通气量为0.4vvm，搅拌转速500r/min，发酵至12h时，添加2g/L的肌醇和1g/L的碳酸镁，继续发酵12h，将发酵罐中的发酵液经由离心泵泵出，然后经陶瓷膜分离，得到滤液和浓缩菌体，将滤液排入到料液储罐，把浓缩菌体打回发酵罐，同时向发酵罐中补加发酵罐培养基，使与未经离心泵处理之前的发酵液体积相同，继续发酵12h，再添加2g/L的肌醇和1g/L的碳酸镁，继续发酵12h，完成发酵，得到发酵液，将发酵罐中的发酵液经由离心泵泵出，然后经陶瓷膜分离，得到滤液和浓缩菌体，将滤液排入到料液储罐；整个发酵过程中，通过流加泡敌消泡，同时流加氨水控制发酵液的pH值至6.0，流加葡萄糖溶液控制残糖量不低于1%；陶瓷膜的截留分子量为20000Da；所述发酵罐培养基的组分为（质量百分比）：葡萄糖12%、玉米浆3%、尿素0.5%、磷酸二氢钾0.5%、七水硫酸亚铁0.02%、一水硫酸锰0.01%、黄腐酸0.002%。实施例2一种提高菌株产酸效率的方法，其包括如下步骤：将谷氨酸棒杆菌ATCC13761接种到种子培养基中，在33℃，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种提高菌株产酸效率的方法，其采用膜偶联透析分批发酵。

【技术特征摘要】
1.一种提高菌株产酸效率的方法，其采用膜偶联透析分批发酵。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述膜偶联透析分批发酵为两批次发酵。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：将谷氨酸棒杆菌种子液以6-10％接种量接种接入装有21L发酵培养基的30L发酵罐中进行发酵培养，发酵温度33℃，通气量为0.4vvm，搅拌转速500r/min，发酵至12h时，添加1-2g/L的肌醇和0.5-1g/L的碳酸镁，继续发酵12h，将发酵罐中的发酵液经由离心泵泵出，然后经陶瓷膜分离，得到滤液和浓缩菌体，将滤液排入到料液储罐，把浓缩菌体打回发酵罐，同时向发酵罐中补加发酵培养基，继续发酵12h，再添加1-2g/L的肌醇和0.5-1g/L的碳酸镁，继续发酵12h，完成发酵，得到发酵液，将发酵罐中的发酵液经由离心泵泵出，然后经陶瓷膜分离，得到滤液和浓缩菌体，将滤...

【专利技术属性】
技术研发人员：李学朋，卢松，王峰，伏广好，刘超，郄子玥，杜鹏，
申请(专利权)人：卢松，
类型：发明
国别省市：内蒙古,15