一种L-精氨酸的发酵生产方法技术

本发明专利技术提供了一种L‑精氨酸的发酵生产方法。所述方法包括如下步骤：将L‑精氨酸生产菌的种子液接种至灭菌的发酵培养基中进行发酵，所述发酵培养基中葡萄糖的浓度为5‑6wt％，发酵过程中流加葡萄糖和硫酸铵，生产得到L‑精氨酸。本发明专利技术通过在发酵过程中连续流加葡萄糖和硫酸铵，同时合理搭配其他工艺步骤、条件，有效提高了转化率，提高了发酵终点L‑精氨酸含量。

【技术实现步骤摘要】
一种L-精氨酸的发酵生产方法
本专利技术属于发酵工程
，具体涉及一种L-精氨酸的发酵生产方法。
技术介绍
L-精氨酸是人体和动物体内的半必需氨基酸，不仅是机体蛋白质的组成成分，而且是多种生物活性物质的合成前体。L-精氨酸参与尿素循环，是生物体尿素循环的一种重要中间代谢物；L-精氨酸还通过一氧化氮途径影响心血管系统、神经系统和免疫系统；L-精氨酸在调控繁殖机能和基因表达方面也具有重要作用。在饥饿、创伤或应急状态下，L-精氨酸就成为一种必需氨基酸。随着人们对L-精氨酸的生物学功能的不断深入研究和了解，L-精氨酸在医药食品工业上具有越来越广泛的用途，尤其在营养调控和内分泌调节方面显现出了广泛的应用前景。L-精氨酸的生产方法有水解法和发酵法。其中，水解法操作费时、收率低，工艺稳定性不好且环境污染严重，不适于大规模生产。发酵法克服了蛋白质水解提取法所存在的工艺复杂和污染大等缺点，具有广阔的发展前景。发酵法生产L-精氨酸的过程是一个非常复杂的化学变化和生理变化综合过程。提高发酵水平通常有两条途径，一个是选育优良的菌种，二是选择合适的发酵培养工艺。前者是建立在代谢控制发酵研究上的菌种选育技术，后者是建立在生化反应工程基础上的发酵控制技术。只有两者紧密结合才能最终实现高水平的发酵生产。长期以来，人们较多地关注高产菌株的选育，对发酵过程控制的研究较少。目前，发酵法生产L-精氨酸通常采用分批补加的方式补充原料，其转化率和L-精氨酸产量较低。因此，开展提高L-精氨酸发酵转化率和产量的研究具有重要意义。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种L-精氨酸的发酵生产方法。该方法能够有效提高转化率，提高发酵终点L-精氨酸含量。为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：第一方面，本专利技术提供一种L-精氨酸的发酵生产方法，所述方法包括如下步骤：将L-精氨酸生产菌的种子液接种至灭菌的发酵培养基中进行发酵，所述发酵培养基中葡萄糖的浓度为5-6wt％(例如可以是5wt％、5.2wt％、5.3wt％、5.5wt％、5.6wt％、5.8wt％或6wt％等)，发酵过程中流加葡萄糖和硫酸铵，生产得到L-精氨酸。相较于分批次补加原料的发酵工艺，本专利技术通过在发酵过程中连续流加葡萄糖和硫酸铵，结合其他工艺步骤，有效提高了转化率，提高了发酵终点L-精氨酸含量。本专利技术中，发酵培养基中葡萄糖的浓度优选为5-6wt％。若葡萄糖浓度过低，则营养物质不足，不利于发酵初期细菌的增殖，会导致L-精氨酸的转化率和产量下降；若葡萄糖浓度过高，则发酵培养基的渗透压过高，同样不利于细菌的增殖，会导致L-精氨酸的转化率和产量下降。在本专利技术一些实施方式中，所述种子液的制备方法包括如下步骤：将L-精氨酸生产菌接种至灭菌的种子培养基中，接种量为菌种与种子培养基总体积的8％-12％，在温度为32±0.5℃(例如可以是31.5℃、31.6℃、31.8℃、32℃、32.2℃、32.3℃或32.5℃等)，压力为0.05±0.01Mpa(例如可以是0.04Mpa、0.042Mpa、0.045Mpa、0.048Mpa、0.05Mpa、0.052Mpa、0.055Mpa、0.058Mpa或0.06Mpa等)，通气比为1:0.8-1:1.2(例如可以是1:0.8、1:0.9、1:1、1:1.1或1:1.2等)的条件下培养20-24h(例如可以是20h、21h、22h、23h或24h等)，得到所述种子液。其中，通气比是料液与每分钟通入的无菌空气的体积比。优选地，所述种子培养基包括如下组分：葡萄糖25-35g/L、硫酸铵15-25g/L、玉米浆15-25g/L、七水硫酸镁0.4-0.6g/L、磷酸二氢钾1.2-1.8g/L和尿素1.2-1.8g/L，溶剂为水。优选地，所述种子液在562nm处的OD值为5-6(例如可以是5、5.2、5.3、5.5、5.6、5.8或6等)，pH为7.0-7.2(例如可以是7.0、7.02、7.05、7.08、7.1、7.12、7.15、7.18或7.2等)。在本专利技术一些实施方式中，所述种子液的接种量为所述种子液与发酵培养基总体积的8-12％；例如可以是8％、8.5％、9％、9.5％、10％、10.5％、11％、11.5％或12％等。在本专利技术一些实施方式中，所述L-精氨酸生产菌为谷氨酸棒杆菌(Corynebacteriumglutamicum)，于1972年保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(CGMCC)，保藏号为CGMCC1.728。该菌种为模式菌，公众可直接从中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心购买得到。在本专利技术一些实施方式中，所述发酵培养基的制备方法为：将发酵底料高温灭菌后降温，添加葡萄糖至葡萄糖终浓度为5-6wt％，得到所述发酵培养基。发酵培养基在高温灭菌时会导致部分碳源损失，本专利技术通过先对发酵底料进行高温灭菌，再添加用其他方式灭菌的葡萄糖至预设浓度，有助于保证发酵培养基中葡萄糖浓度更加精确。优选地，所述发酵底料包括如下组分：玉米浆25-35g/L、七水硫酸镁1.2-1.8g/L、磷酸二氢钾1.2-1.8g/L、磷酸氢二钾0.8-1.2g/L、生物素0.8-1.2mg/L和硫胺素0.8-1.2mg/L，溶剂为水。在本专利技术一些实施方式中，所述发酵过程中，控制温度为32±0.5℃(例如可以是31.5℃、31.6℃、31.8℃、32℃、32.2℃、32.3℃或32.5℃等)，压力为0.1±0.02Mpa(例如可以是0.08Mpa、0.085Mpa、0.09Mpa、0.095Mpa、0.1Mpa、0.105Mpa、0.11Mpa、0.115Mpa或0.12Mpa等)。在本专利技术一些实施方式中，所述发酵的初始通气比为1:0.8-1:1(例如可以是1:0.8、1:0.85、1:0.9、1:0.95或1:1等)，搅拌转速为50-60rpm；例如可以是50rpm、52rpm、53rpm、55rpm、56rpm、58rpm或60rpm等。在本专利技术一些实施方式中，所述发酵过程中，全程流加氨水，使发酵液的pH维持为7.0-7.2；例如可以是7.0、7.02、7.05、7.08、7.1、7.12、7.15、7.18或7.2等。在本专利技术一些实施方式中，所述发酵过程中流加泡敌进行消泡。在本专利技术一些实施方式中，所述发酵过程中，当发酵液中的溶氧量回升至初始溶氧量的80％以上，且残还原糖含量降至0.5wt％以下时，开始流加葡萄糖和硫酸铵，同时调节通气比和搅拌转速，使发酵液中的溶氧量维持为初始溶氧量的30-35％(例如可以是30％、31％、32％、33％、34％或35％等)。其中，葡萄糖、硫酸铵可以分别以溶液的形式进行流加，示例性地，葡萄糖溶液的浓度可以是50-55wt％，硫酸铵溶液的浓度可以是40-45wt％。优选地，所述发酵过程中，通过流加葡萄糖，使发酵液中的残还原糖含量维持为1-1.2wt％；例本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种L-精氨酸的发酵生产方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：/n将L-精氨酸生产菌的种子液接种至灭菌的发酵培养基中进行发酵，所述发酵培养基中葡萄糖的浓度为5-6wt％，发酵过程中流加葡萄糖和硫酸铵，生产得到L-精氨酸。/n

【技术特征摘要】
1.一种L-精氨酸的发酵生产方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
将L-精氨酸生产菌的种子液接种至灭菌的发酵培养基中进行发酵，所述发酵培养基中葡萄糖的浓度为5-6wt％，发酵过程中流加葡萄糖和硫酸铵，生产得到L-精氨酸。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述种子液的制备方法包括如下步骤：
将L-精氨酸生产菌接种至灭菌的种子培养基中，接种量为菌种与种子培养基总体积的8-12％，在温度为32±0.5℃，压力为0.05±0.01Mpa，通气比为1:0.8-1:1.2的条件下培养20-24h，得到所述种子液；
优选地，所述种子培养基包括如下组分：葡萄糖25-35g/L、硫酸铵15-25g/L、玉米浆15-25g/L、七水硫酸镁0.4-0.6g/L、磷酸二氢钾1.2-1.8g/L和尿素1.2-1.8g/L，溶剂为水；
优选地，所述种子液在562nm处的OD值为5-6，pH为7.0-7.2。


3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述种子液的接种量为所述种子液与发酵培养基总体积的8-12％。


4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述L-精氨酸生产菌为谷氨酸棒杆菌(Corynebacteriumglutamicum)，于1972年保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(CGMCC)，保藏号为CGMCC1.728。


5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，所述发酵培养基的制备方法为：将发酵底料高温灭菌后降温，添加葡萄糖至葡萄糖终浓度为5-6wt％，得到所述发酵培养基；
优选地，所述发酵底料包括如下组分：玉米浆25-35g/L、七水硫酸镁1.2-1.8g/L、磷酸二氢钾1.2-1.8g/L、磷酸氢二钾0.8-1.2g/L、生物素0.8-1.2mg/L和硫胺素0.8-1.2mg/L，溶剂为水。


6.根据权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，所述发酵过程中，控制温度为32±0.5℃，压力为0.1±0.02Mpa；
和/或，所述发酵的初始通气比为1:0.8-1:1，搅拌转速为50-60rpm。


7.根据权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，所述发酵过程中，全程流加氨水，使发酵液的pH维持为7.0-7.2；
和/或，所述发酵过程中流加泡敌进行消泡。


8.根据权利要求1-7任一项所述的方法，其特征在于，所述发酵过程中，当发酵液中的溶氧量回升至初始溶氧量的80％以上，且残还...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘礼旺，付松，崔怀成，冯学磊，王瑞昌，闻龙，
申请(专利权)人：安徽丰原生物技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34