一种提高L-异亮氨酸发酵产量的方法技术

本发明专利技术提供了一种提高L‑异亮氨酸发酵产量的方法，采用在发酵培养基中添加氨基酸螯合微量元素的方法来提高异亮氨酸产生菌L‑异亮氨酸发酵过程糖酸转化率和产率，所述氨基酸螯合微量元素包括谷氨酸螯合铁、丙氨酸螯合锌、精氨酸螯合钙、谷氨酸螯合铜、谷氨酸螯合锰，金属元素通过与氨基酸螯合反应，即增加了有效氨基酸的营养成分，又增强了微量元素的吸收效果，提高细胞生长速率和细胞活力，进而提高异亮氨酸产量和糖酸转化效率，在不增加额外设备和人力投入的情况下，实现了整个发酵周期的缩短和L‑异亮氨酸产量和转化率的大幅提高，适合于工业化生产。

【技术实现步骤摘要】
一种提高L-异亮氨酸发酵产量的方法
本专利技术涉及发酵法生产氨基酸
，尤其是一种提高L-异亮氨酸发酵产量的方法。
技术介绍
近年来，随着L-异亮氨酸在医药保健、食品加工和饲料工业中的应用研究不断深入，市场对L-异亮氨酸的需求在不断增长。2019年国内分支链市场的需求量约为5万吨，但异亮氨酸国内生产能力仅为0.4万吨，供需缺口较大，并且年需求量以10%的速率增加。L-异亮氨酸的生产方法主要有：蛋白质水解法、化学合成法、发酵法及酶法。目前，大规模工业化生产L-异亮氨酸只有微生物发酵法。因此，进一步优化L-异亮氨酸的生产工艺具有重要意义。现阶段，我国L-异亮氨酸生产存在发酵产酸低、转化率低且副产物多等问题。我国L-异亮氨酸产酸水平为35-40g/L，提取率为78-80%。近年来原材料价格的上涨和劳动力成本的提高对L-异亮氨酸发酵法生产带来了挑战，进而限制了L-异亮氨酸的应用。利用谷氨酸帮杆菌发酵异亮氨酸，糖酸转化率为12-15%，较理论值具有较大的提升空间。因此如何进一步提高微生物发酵法生产L-异亮氨酸的产率和糖酸转化率成为了推动L-异亮氨酸产业可持续发展的关键问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种提高L-异亮氨酸发酵产量的方法。为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案是：一种提高L-异亮氨酸发酵产量的方法，采用异亮氨酸生产菌经发酵获得L-异亮氨酸，在培养基中添加氨基酸螯合微量元素来提高异亮氨酸产生菌L-异亮氨酸发酵过程糖酸转化率和产率，所述氨基酸螯合微量元素由谷氨酸螯合铁、丙氨酸螯合锌、精氨酸螯合钙、谷氨酸螯合铜和谷氨酸螯合锰组成，其中，谷氨酸螯合铁、丙氨酸螯合锌、精氨酸螯合钙、谷氨酸螯合铜和谷氨酸螯合锰的重量比为：200-300：50-100：100-150：20-40：150-250。优选的，上述提高L-异亮氨酸发酵产量的方法，在发酵培养过程，随葡萄糖流加氨基酸螯合微量元素：谷氨酸螯合铁、丙氨酸螯合锌、精氨酸螯合钙、谷氨酸螯合铜、谷氨酸螯合锰在葡萄糖溶液中的含量分别为200-300mg/L、50-100mg/L、100-150mg/L、20-40mg/L、150-250mg/L，葡萄糖的用量为：发酵初始培养基为30g/L，发酵过程维持葡萄糖浓度为3-5g/L，流加糖浓度为600-700g/L。优选的，上述提高L-异亮氨酸发酵产量的方法，谷氨酸螯合铁、丙氨酸螯合锌、精氨酸螯合钙、谷氨酸螯合铜和谷氨酸螯合锰的重量比为：240-260：70-80：120-140：25-30：180-210。优选地，上述提高L-异亮氨酸发酵产量的方法，具体步骤如下：（1）谷氨酸棒杆菌从甘油管中活化至培养斜面，培养基成分：葡萄糖1.0g/L，酵母浸粉10.0g/L，蛋白胨5.0g/L，磷酸二氢钾1.0g/L，硫酸镁0.2g/L，琼脂粉20.0g/L，32℃培养20-24h，在次转接培养斜面32℃培养16-20h，之后接入种子培养基中进行种子培养，得到种子液；（2）种子液接入发酵培养基中进行培养，采用分阶段供氧模式控制溶氧：0-20h为30-50%，20-45h为20-40%，控制pH在7.0-7.2，通过流加浓度为600-700g/L的葡萄糖溶液将残糖控制在0.3-0.5%，所述葡萄糖溶液中含有谷氨酸螯合铁、丙氨酸螯合锌、精氨酸螯合钙、谷氨酸螯合铜、谷氨酸螯合锰的含量分别为200-300mg/L、50-100mg/L、100-150mg/L、20-40mg/L、150-250mg/L。优选的，上述提高L-异亮氨酸发酵产量的方法，所述谷氨酸棒杆菌为谷氨酸棒杆菌CGMCC.12153（保藏于中国微生物菌种保藏管理管理委员会普通微生物中心）。有益效果：上述提高L-异亮氨酸发酵产量的方法，采用在发酵培养基中添加氨基酸螯合微量元素的方法来提高异亮氨酸产生菌L-异亮氨酸发酵过程糖酸转化率和产率，所述氨基酸螯合微量元素包括谷氨酸螯合铁、丙氨酸螯合锌、精氨酸螯合钙、谷氨酸螯合铜、谷氨酸螯合锰，金属元素通过与氨基酸螯合反应，即增加了有效氨基酸的营养成分，又增强了微量元素的吸收效果，提高细胞生长速率和细胞活力，进而提高异亮氨酸产量和糖酸转化效率，在不增加额外设备和人力投入的情况下，实现了整个发酵周期的缩短和L-异亮氨酸产量和转化率的大幅提高，适合于工业化生产。具体实施方式实施例1菌种采用谷氨酸棒杆菌CGMCC.12153；培养基为在现有普遍采用的发酵培养基[葡萄糖30g/L（分消，0.075MPa湿热灭菌15min），(NH4)2SO43g/L，MgSO4·7H2O0.6g/L，KH2PO42.5g/L，VB10.2mg/L，玉米浆干粉20g/L（0.01MPa湿热灭菌50min）用NaOH和盐酸调pH至7.0。灭菌条件：0.1MPa湿热灭菌20min]；谷氨酸螯合铁、丙氨酸螯合锌、精氨酸螯合钙、谷氨酸螯合铜、谷氨酸螯合锰均购买自国药集团；培养方法：将菌种（谷氨酸棒杆菌CGMCC.12153）从甘油管中活化至培养斜面，培养基成分：葡萄糖1.0g/L，酵母浸粉10.0g/L，蛋白胨5.0g/L，磷酸二氢钾1.0g/L，硫酸镁0.2g/L，琼脂粉20.0g/L，32℃培养20-24h，在次转接培养斜面32℃培养16-20h，之后接入种子培养基[葡萄糖30g/L、酵母粉5g/L、硫酸铵5g/L、玉米浆干粉15g/L、KH2PO42g/L、MgSO4·7H2O0.8g/L、VB10.2mg/L]，接种量为15%；在32℃、pH为7.0和溶氧为20-50%条件下于5L自动控制发酵罐中培养15h至对数中后期，按15%的接种量接入含有发酵培养基的5L自动控制发酵罐中，通入空气，初始通风比为0.6，根据溶氧要求，最高通风比达到1.5，调节搅拌转速，采用分阶段供氧模式控制溶氧：0-20h为30-50%，20-45h为20-40%，通过自动流加25%的氨水控制pH在7.0-7.2，通过流加0.02%-0.05%泡敌消泡，并通过流加浓度为700g/L的葡萄糖溶液（含有谷氨酸螯合铁、丙氨酸螯合锌、精氨酸螯合钙、谷氨酸螯合铜、谷氨酸螯合锰分别为250mg/L、80mg/L、130mg/L、30mg/L、200mg/L）将残糖控制在0.3-0.5%，发酵45h结束。对照组发酵培养基成分与实验组成分相同，流加浓度为700g/L的葡萄糖溶液（含有等摩尔量的谷氨酸、丙氨酸、精氨酸、氯化亚铁、氯化锌、氯化钙、氯化铜、氯化锰，含量分别为417.3mg/L、58.6mg/L、116.6mg/L、90.7mg/L、44.8mg/L、37.2mg/L、7.6mg/L、43.8mg/L，各种氨基酸和金属离子均按照实验组中流加的等摩尔量添加），发酵45h结束。放罐时，菌体干重达到73.9g/L，L-异亮氨酸的产量为58.2g/L，糖酸转化率为18.6%，与对照组实验（菌体干重为62.6g/L，L-异亮氨酸产量为42.1g/L，糖酸转化率为16.8%）相比本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种提高L-异亮氨酸发酵产量的方法，其特征在于：采用异亮氨酸生产菌经发酵获得L-异亮氨酸，在培养基中添加氨基酸螯合微量元素，所述氨基酸螯合微量元素由谷氨酸螯合铁、丙氨酸螯合锌、精氨酸螯合钙、谷氨酸螯合铜和谷氨酸螯合锰组成，其中，谷氨酸螯合铁、丙氨酸螯合锌、精氨酸螯合钙、谷氨酸螯合铜和谷氨酸螯合锰的重量比为：200-300：50-100：100-150：20-40：150-250。/n

【技术特征摘要】
1.一种提高L-异亮氨酸发酵产量的方法，其特征在于：采用异亮氨酸生产菌经发酵获得L-异亮氨酸，在培养基中添加氨基酸螯合微量元素，所述氨基酸螯合微量元素由谷氨酸螯合铁、丙氨酸螯合锌、精氨酸螯合钙、谷氨酸螯合铜和谷氨酸螯合锰组成，其中，谷氨酸螯合铁、丙氨酸螯合锌、精氨酸螯合钙、谷氨酸螯合铜和谷氨酸螯合锰的重量比为：200-300：50-100：100-150：20-40：150-250。


2.根据权利要求1所述的提高L-异亮氨酸发酵产量的方法，其特征在于：在发酵培养过程，随葡萄糖流加氨基酸螯合微量元素：谷氨酸螯合铁、丙氨酸螯合锌、精氨酸螯合钙、谷氨酸螯合铜、谷氨酸螯合锰在葡萄糖溶液中的含量分别为200-300mg/L、50-100mg/L、100-150mg/L、20-40mg/L、150-250mg/L，葡萄糖的用量为：发酵初始培养基为30g/L，发酵过程维持葡萄糖浓度为3-5g/L，流加糖浓度为600-700g/L。


3.根据权利要求1所述的提高L-异亮氨酸发酵产量的方法，其特征在于：谷...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐庆阳，李志华，熊海波，张宁，杨柳，
申请(专利权)人：乐康珍泰天津生物技术有限公司，天津科技大学，
类型：发明
国别省市：天津;12