一种生产γ-聚谷氨酸的方法技术

本发明专利技术所提供的涉及一种生产γ‑聚谷氨酸的方法。该方法采用分步发酵的方式可以有效提高原料利用率和聚谷氨酸产率。采用该方法生产γ‑聚谷氨酸，产物分子量分布窄，且分子量最高可达870Kda。该方法在发酵过程耗用原材料较低、产量高，能耗低，适合聚谷氨酸产品的大规模的工业应用。

【技术实现步骤摘要】
一种生产γ-聚谷氨酸的方法
本专利技术属于微生物发酵
，具体涉及一种利用谷氨酸发酵液生产γ-聚谷氨酸的方法。
技术介绍
γ-聚谷氨酸(Polyγ-glutamnicacid，γ-PGA)作为一种生物高分子材料具有生物可降解性好、可食、对人体和环境无毒害的优点。因此，γ-聚谷氨酸及其衍生物在食品、化妆品、医药和水处理等方面具有广泛的用途。目前合成γ-聚谷氨酸的方法主要有化学合成法、提取法和微生物合成法等。但是化学合成法合成路线长、副产物多、收率低，并且产物的分子量小、难于满足作为新型药物载体材料的要求，没有工业应用价值。而提取法由于γ-聚谷氨酸浓度较低，且随条件不同，含量变化大。因此，提取工艺十分复杂，生产成本甚高，同样难以进行大规模的工业生产。而虽然γ-聚谷氨酸的发酵生产取得了较大的进展，但是仍然存在发酵过程耗用原材料较多、产量低，能耗高等缺点，从而导致生产成本较高地问题，严重制约了聚谷氨酸产品的大规模的工业应用。因此，目前存在的问题是亟需研究开发一种原料产率较高，能耗较低的聚谷氨酸生产工艺。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术的不足提供了一种生产γ-聚谷氨酸的方法。该方法在发酵过程耗用原材料较低、产量高，能耗低，适合聚谷氨酸产品的大规模的工业应用。为此，本专利技术提供了一种生产γ-聚谷氨酸的方法，其包括：步骤B，将谷氨酸发酵菌种接种至谷氨酸发酵培养基中进行发酵培养获得谷氨酸发酵液；步骤C，将谷氨酸发酵液进行菌体分离处理，并对菌体分离处理后的谷氨酸发酵液的上清液进行稀释，获得谷氨酸发酵稀释液；步骤E，将聚谷氨酸发酵菌种接种至谷氨酸发酵稀释液中进行发酵培养获得聚谷氨酸发酵液；其中，所述发酵菌种由相应的菌株经过种子培养获得。本专利技术中，所述谷氨酸发酵菌种的相应的菌株为谷氨酸棒杆菌菌株。在一些实施例中，所述谷氨酸棒杆菌菌株为来自中国工业微生物菌种保藏中心，保藏编号为：CICCNO.23707的菌株。本专利技术中，所述聚谷氨酸发酵菌种为枯草芽孢杆菌菌株。在一些实施例中，所述枯草芽孢杆菌菌株为来自中国工业微生物菌种保藏中心，保藏编号为：CICCNO.20643的菌株。本专利技术中，所述谷氨酸发酵稀释液的浓度为50-70g/L，优选为60-70g/L，进一步优选为60-63.6g/L。在本专利技术的一些优选的实施方式中，在步骤C中，采用离心处理的方式进行菌体分离处理，且离心处理的条件为：温度为4-6℃，转速为8000-12000rpm，时间为20-40min。根据本专利技术的一些实施方式，所述谷氨酸发酵培养基以1L水计，包括在1L水中的以下组分：在一些实施例中，所述谷氨酸发酵培养基的pH值为6.5-7.0。根据本专利技术的一些实施方式，所述聚谷氨酸发酵培养基包括步骤C获得的谷氨酸发酵稀释液以及以1L水计，包括在1L水中的以下组分：在一些实施例中，所述聚谷氨酸发酵培养基的pH值为6.5-7.0。在本专利技术的一些实施方式中，在步骤B中，谷氨酸发酵菌种以种子培养液的方式加入，种子培养液的加入量以发酵培养基的总体积计为5v％-10v％；优选种子培养液的pH值为6.5-7.0。在本专利技术的另一些实施方式中，在步骤E中，聚谷氨酸发酵菌种以种子培养液的方式加入，种子培养液的加入量以发酵培养基的总体积计为5v％-10v％；优选种子培养液的pH值为6.5-7.0。本专利技术所提供的生产γ-聚谷氨酸的方法采用分步发酵的方式可以有效提高原料利用率和聚谷氨酸产率。采用该方法生产γ-聚谷氨酸，产物分子量分布窄，且分子量最高可达870Kda。该方法在发酵过程耗用原材料较低、产量高，能耗低，适合聚谷氨酸产品的大规模的工业应用。具体实施方式为使本专利技术容易理解，下面将详细说明本专利技术。如前所述，在目前合成γ-聚谷氨酸的方法中，化学合成法合成路线长、副产物多、收率低，并且产物的分子量小、难于满足作为新型药物载体材料的要求，没有工业应用价值。而提取法的提取工艺十分复杂，生产成本甚高，同样难以进行大规模的工业生产。虽然γ-聚谷氨酸的发酵生产取得了较大的进展，但是仍然存在发酵过程耗用原材料较多、产量低，能耗高等缺点，从而导致生产成本较高地问题，严重制约了聚谷氨酸产品的大规模的工业应用。因而，目前亟需研究开发一种原料产率较高，能耗较低的聚谷氨酸生产工艺。鉴于此，本专利技术人对γ-聚谷氨酸的生产方法进行了大量研究。本专利技术人研究发现，本领域技术人员根据本领域的一般发酵经验，通常采用混菌发酵培养的方式生产谷氨酸，认为这样比较有利于发酵培养基的充分利用，产率高，能耗低，并基于此对混菌培养条件进行了不断的优化，但是结果并不尽如人意。本专利技术人进一步研究意外发现，采用传统的混菌发酵培养的方式生产谷氨酸，发酵过程中两种菌株相互竞争导致培养基利用率底下，尤其是采用一次性高浓度添加PGA发酵培养基、影响菌株对培养基的利用，同时，为优化发酵过程而通过温度调控菌株生长导致发酵过程能耗较高。基于此，本专利技术人经过大量试验，发现采用分步发酵的方式可以有效提高原料利用率和聚谷氨酸产率。因此，本专利技术所提供的生产γ-聚谷氨酸的方法主要包括：步骤B，将谷氨酸发酵菌种接种至谷氨酸发酵培养基中进行发酵培养获得谷氨酸发酵液；步骤C，将谷氨酸发酵液进行菌体分离处理，并对菌体分离处理后的谷氨酸发酵液的上清液进行稀释，获得谷氨酸发酵稀释液；步骤E，将聚谷氨酸发酵菌种接种至谷氨酸发酵稀释液中进行发酵培养获得聚谷氨酸发酵液；其中，所述发酵菌种由相应的菌株经过种子培养获得。根据本专利技术的一些实施方式，所述谷氨酸发酵菌种的相应的菌株为谷氨酸棒杆菌菌株。例如，在一些实施例中，所述谷氨酸棒杆菌菌株为来自中国工业微生物菌种保藏中心，保藏编号为：CICCNO.23707的菌株。根据本专利技术的一些实施方式，所述聚谷氨酸发酵菌种为枯草芽孢杆菌菌株。例如，在一些实施例中，所述枯草芽孢杆菌菌株为来自中国工业微生物菌种保藏中心，保藏编号为：CICCNO.20643的菌株。根据本专利技术的一些实施方式，本专利技术所涉及的生产γ-聚谷氨酸的方法还包括在步骤B之前种子培养的步骤A：将斜面谷氨酸棒杆菌菌种接种至种子培养基中，震荡培养，完成谷氨酸棒杆菌的扩增，获得种子培养液(谷氨酸发酵菌种)。在本专利技术的一些实施例中，步骤A中的种子培养基以1L水计，包括在1L水中的以下组分：本专利技术人进一步对步骤A中的种子培养基进行了优化研究，结果表现该种子培养基按照以下组成配制有利于谷氨酸棒杆菌菌种的扩增，所述种子培养基以1L水计，包括在1L水中的以下组分：在本专利技术的一些实施例中，在步骤A中，采用40％(wt/v)的氢氧化钠溶液和36％(v/v)盐酸溶液调整种子培养基的初始pH值，所述种子培养基的pH值为6.5-7.0，所述种子培养基的pH值为7.0。在本专利技术的一些具体实施例中，将斜面谷氨酸棒杆菌菌种接种至含有50mL种子培养基的250mL三角瓶中，pH7.0，培养温度30±0.5℃，置于摇床上，以175rmp的转速振荡培养8-12h，获得谷氨酸发酵菌种的种子培养液。在本专利技术的一些具体实施例中，在所述种子培养液中，菌种的菌落形成单位(CFU)为(8-27)×108/mL。根据本专利技术的一些实施方式，所述发酵培养为菌种游离的发酵培养，发酵菌种以种子培养液的形式接种到发酵培养基。例如，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种生产γ‑聚谷氨酸的方法，其包括：步骤B，将谷氨酸发酵菌种接种至谷氨酸发酵培养基中进行发酵培养获得谷氨酸发酵液；步骤C，将谷氨酸发酵液进行菌体分离处理，并对菌体分离处理后的谷氨酸发酵液的上清液进行稀释，获得谷氨酸发酵稀释液；步骤E，将聚谷氨酸发酵菌种接种至谷氨酸发酵稀释液中进行发酵培养获得聚谷氨酸发酵液；其中，所述发酵菌种由相应的菌株经过种子培养获得；所述谷氨酸发酵菌种的相应的菌株为谷氨酸棒杆菌菌株；和/或所述聚谷氨酸发酵菌种为枯草芽孢杆菌菌株。

【技术特征摘要】
1.一种生产γ-聚谷氨酸的方法，其包括：步骤B，将谷氨酸发酵菌种接种至谷氨酸发酵培养基中进行发酵培养获得谷氨酸发酵液；步骤C，将谷氨酸发酵液进行菌体分离处理，并对菌体分离处理后的谷氨酸发酵液的上清液进行稀释，获得谷氨酸发酵稀释液；步骤E，将聚谷氨酸发酵菌种接种至谷氨酸发酵稀释液中进行发酵培养获得聚谷氨酸发酵液；其中，所述发酵菌种由相应的菌株经过种子培养获得；所述谷氨酸发酵菌种的相应的菌株为谷氨酸棒杆菌菌株；和/或所述聚谷氨酸发酵菌种为枯草芽孢杆菌菌株。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述谷氨酸发酵稀释液的浓度为50-70g/L，优选为60-70g/L，进一步优选为60-63.6g/L。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤C中，采用离心处理的方式进行菌体分离处理，且离心处理的条件为：温度为4-6℃，转速为8000-12000rpm，时间为20-40min。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述谷氨酸棒杆菌菌株为来自中国工业微生物菌种保藏中心，保藏编号为：CICCNO.23707的菌株；和/或所述枯草芽孢杆...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹辉，谭天伟，王萱林，
申请(专利权)人：北京化工大学，北京化工大学秦皇岛环渤海生物产业研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11