一种高密度发酵生产L-赖氨酸的培养基及其方法技术

本发明专利技术提供了一种高密度发酵生产L

【技术实现步骤摘要】
一种高密度发酵生产L
‑
赖氨酸的培养基及其方法


[0001]本专利技术属于生物工程
，尤其涉及一种高密度发酵生产L
‑
赖氨酸的培养基及其方法。

技术介绍

[0002]赖氨酸(2、6
‑
二氨基己酸或α、ε
‑
二氨基己酸，Lysine)，具有L
‑
型和D
‑
型两种光学异构体，是生物体自身不能合成的必需氨基酸，必须从食物中补充，而且是8种必需氨基酸中唯一的仅L
‑
型成分才能有效利用的氨基酸。赖氨酸在动物性食物和豆类中含量丰富，在谷类食物中含量很低，因此L
‑
赖氨酸被广泛用于饲料添加剂、食品强化剂、除臭剂和医药产品等方面，其中90％以上的赖氨酸产品用作饲料添加剂。
[0003]为考虑生产经济性、尽可能节约发酵成本，目前微生物发酵生产赖氨酸使用的有机氮源多为玉米浆干粉、豆粕水解液等，但因其成分复杂，大分子蛋白居多，携带芽孢杆菌，个别成分如玉米浆中植酸含量高会抑制菌体生长等原因，常常会对发酵造成负面影响。为降低染菌几率，玉米浆干粉在使用前常需要进行多步灭菌操作，既增加了成本，又增加了工作量，反复多次灭菌也会造成有机氮源营养成分的缺失；发酵过程中玉米浆中不可溶性物质附着在罐体与搅拌轴上，既会影响视线，又会造成搅拌阻力增大，产生过多机械热的同时对设备造成损害；发酵过程中大分子蛋白的吸收利用需要耗费过多时间与能量，极大程度上影响了菌体的产酸效率，延长了发酵周期。同时，过多的蛋白导致发酵过程中大量产生泡沫，增加了消泡剂的使用，增大了成本，且消泡剂本身对微生物的毒害作用也会放大，过多的泡沫降低了发酵罐的装填系数，降低了设备的利用率。现有的直接利用小分子营养物质如成品小分子肽、氨基酸等发酵的方法因其价格高昂，并不适合工业化发展。
[0004]因此，如何得到一种能够适用于高密度发酵生产L
‑
赖氨酸的培养基，提高L
‑
赖氨酸糖酸转化率与产量、降低发酵染菌几率成为本领域迫切需要解决的一个技术问题。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种高密度发酵生产L
‑
赖氨酸的培养基及其方法，有利于提高L
‑
赖氨酸发酵过程中的糖酸转化率与产量，降低发酵过程中染菌几率。
[0006]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供了以下技术方案：
[0007]本专利技术提供了一种高密度发酵生产L
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赖氨酸的培养基，所述培养基氮源包括有机氮源酶解得到的小分子多肽水溶液。
[0008]优选的，所述有机氮源包括玉米浆干粉和豆粕水解液。
[0009]优选的，所述玉米浆干粉制成玉米浆溶液后，依次添加胃蛋白酶、酸性植酸酶和碱性蛋白酶进行酶解。
[0010]优选的，所述玉米浆溶液的酶解条件为：胃蛋白酶酶解温度50～70℃，反应时间0.5～3.0h，反应pH1.5～5.0；酸性植酸酶酶解温度40～70℃，反应时间0.5～3.0h，反应pH3.0～6.0；碱性蛋白酶酶解温度45～70℃，反应时间0.5～3.0h，反应pH7.0～10.0。
[0011]优选的，所述豆粕水解液用碱性蛋白酶：中性蛋白酶质量比为1：0.5～2的复合酶进行酶解。
[0012]优选的，所述豆粕水解液的酶解条件为：酶解温度40～60℃，酶解时间10～200min，酶解pH7.0～9.0。
[0013]优选的，酶解后对酶解液进行过滤得到澄清肽溶液。
[0014]优选的，所述培养基用于种子培养，其原料包括：玉米浆干粉5～50g/L，豆粕水解液5～50mL/L，酵母粉2
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8g/L，葡萄糖20～60g/L，硫酸铵1～6g/L，硫酸镁0.5～4g/L，磷酸二氢钾2～8g/L，硫酸亚铁5～30mg/L，硫酸锰5～30mg/L，VB混合液1～3mL/L，硫酸锌2～10mg/L，五水硫酸铜1～7mg/L，生物素0.1～3.0mg/L。
[0015]优选的，所述培养基用于发酵培养，其原料包括：玉米浆干粉5～50g/L，豆粕水解液10～30ml/L，葡萄糖10～80g/L，硫酸铵1～10g/L，硫酸镁0.3～2.0g/L，磷酸二氢钾1～5g/L，氯化钾0.3～5.0g/L，硫酸亚铁5～30mg/L，硫酸锰5～30mg/L，VB混合液1～5mL/L，硫酸锌0.2～2.0mg/L，五水硫酸铜0.1～5.0mg/L，生物素0.02～1.0mg/L。
[0016]本专利技术还提供了一种利用上述培养基高密度发酵生产L
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赖氨酸的方法，包括：在发酵过程中同步流加添加小分子多肽水溶液和溶菌酶的混合液。
[0017]与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
[0018]本专利技术通过对发酵培养基中的玉米浆、豆粕水解液等复杂的有机氮源利用蛋白酶与酸性植酸酶酶解成分子量较小的多肽、氨基酸、磷酸盐等，经过滤等操作得到含有小分子多肽的水溶液，并将其用于后续发酵生产，小分子多肽水溶液的流加添加保证了菌体在各个生长阶段均处于最适营养浓度，避免了营养浪费，提高了营养物质利用率。
[0019]本专利技术利用酶解后的肽溶液作为氮源，可减少菌体生长的耗能，加快菌体生长繁殖，提高生物量。同时本专利技术高密度发酵过程中采用小分子多肽水溶液与溶菌酶混合流加添加，溶菌酶的添加增加了细胞膜的通透性，加速了产物排出；并在生物量稳定期添加一定量的携氧剂正十二烷，携氧剂正十二烷的添加保证了高菌体密度下溶氧的需求，最终达到提高L
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赖氨酸糖酸转化率与产量、降低发酵染菌几率等目的。
具体实施方式
[0020]本专利技术提供了一种高密度发酵生产L
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赖氨酸的培养基，所述培养基氮源包括有机氮源酶解得到的小分子多肽水溶液。
[0021]本专利技术中的有机氮源包括玉米浆干粉，玉米浆干粉内在质量与玉米浆相同，蛋白质和微量元素含量高，是微生物生长培育普遍应用的有机氮源。本专利技术对玉米浆干粉的具体来源不作限定。
[0022]本专利技术中的有机氮源还包括豆粕水解液，豆粕水解液又称微生物DN制剂、豆浓，可替代酵母粉、蛋白胨等发酵行业现用的高价原辅料，是微生物发酵过程中普遍应用的有机氮源，主要用于氨基酸发酵。本专利技术对豆粕水解液的具体来源不作限定。
[0023]本专利技术对玉米浆干粉进行酶解。本专利技术将玉米浆干粉用去离子水溶解，制成玉米浆溶液，玉米浆溶液质量分数优选为5～10％，进一步优选为质量分数7％。
[0024]本专利技术在玉米浆溶液中依次添加胃蛋白酶、酸性植酸酶和碱性蛋白酶进行酶解。本专利技术利用胃蛋白酶将玉米浆溶液中的蛋白质分解为小的肽片段，利用酸性植酸酶将玉米
浆溶液中的植酸及其盐类水解为肌醇与磷酸(盐)，利用碱性蛋白酶进一步水解蛋白质分子肽链生成更小的肽片段或氨基酸。其中，胃蛋白酶酶解温度为50～70℃，优选为60～65℃，反应时间为0.5～3.0h，优选为1.5本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高密度发酵生产L
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赖氨酸的培养基，其特征在于：所述培养基氮源包括有机氮源酶解得到的小分子多肽水溶液。2.根据权利要求1所述的培养基，其特征在于：所述有机氮源包括玉米浆干粉和豆粕水解液。3.根据权利要求2所述的培养基，其特征在于：所述玉米浆干粉制成玉米浆溶液后，依次添加胃蛋白酶、酸性植酸酶和碱性蛋白酶进行酶解。4.根据权利要求3所述的培养基，其特征在于，所述玉米浆溶液的酶解条件为：胃蛋白酶酶解温度50～70℃，反应时间0.5～3.0h，反应pH 1.5～5.0；酸性植酸酶酶解温度40～70℃，反应时间0.5～3.0h，反应pH 3.0～6.0；碱性蛋白酶酶解温度45～70℃，反应时间0.5～3.0h，反应pH 7.0～10.0。5.根据权利要求2所述的培养基，其特征在于：所述豆粕水解液用碱性蛋白酶：中性蛋白酶质量比为1：0.5～2的复合酶进行酶解。6.根据权利要求5所述的培养基，其特征在于，所述豆粕水解液的酶解条件为：酶解温度40～60℃，酶解时间10～200min，酶解pH 7.0～9.0。7.根据权利要求4或6任意一项所述的培养基，其特征在于：酶解后对酶解液进行过滤得到澄清肽溶液。8.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐庆阳，孙际宾，张玉富，郑平，李燕军，张成林，陈宁，
申请(专利权)人：中国科学院天津工业生物技术研究所，
类型：发明
国别省市：