提高氨基酸发酵产酸的方法技术

本发明专利技术提供一种提高氨基酸发酵产酸的方法，发酵中后期，通过向发酵体系中加入促进剂(酒石酸0.5

【技术实现步骤摘要】
提高氨基酸发酵产酸的方法


[0001]本专利技术涉及微生物发酵领域，具体地说，涉及一种提高氨基酸发酵产酸的方法。

技术介绍

[0002]酒石酸，即2,3
‑
二羟基丁二酸，是一种羧酸，化学式为C4H6O6。存在于多种植物中，如葡萄和罗望子，也是葡萄酒中主要的有机酸之一。
[0003]酒石酸有四种异构体，用作酸味剂的主要是D和L型，D
‑
酒石酸为无色透明结晶或白色结晶性粉末、无臭，稍有吸湿性，易溶于水，难溶于乙醚，不溶于氯仿，其酸味较强，为柠檬酸的1.2
‑
1.3倍。D
‑
酒石酸广泛应用于多种手性食品添加剂及营养添加剂的合成与制备方面。酒石酸还可以用作螯合剂，抗氧化增效剂。
[0004]甜菜碱是一种广泛存在于自然界(如动植物、微生物)的化合物，主要存在于甜菜糖的糖蜜中。甜菜碱又名三甲胺乙内酯或甜菜素，是一种季胺型水溶性生物碱，其常温状态下呈白色鳞状或棱状晶体、或白色粉末，具有高度生物兼容性，极易溶于水，有吸湿性，通常情况下以结晶水合物的形式存在。基于甜菜碱细胞相容性以及良好的吸水作用，其是生物体内重要的缓冲物质，可以充当渗透压调节剂，可以防止细胞中渗透压的突变，防止水分的流失和盐类的侵入。当机体细胞处于高盐、低水、以及极端温度条件下，甜菜碱可以缓解和消除DNA复制、蛋白质合成与细胞增殖速率下降等一系列不良影响，并且在高渗条件下帮助增强运载体基因表达，而载体的增加，能够促使转运甜菜碱进入细胞的同时转出无机盐，并且不损害细胞的功能和结构。
[0005]氨基酸发酵过程中，随着产物的生成以及其它离子的积累会导致发酵后期罐中粒子浓度提高，根据范托夫公式，这会导致渗透压过高，最终影响菌体代谢，降低阶段转化率和产率。如赖氨酸发酵过程中渗透压的主要来源为：赖氨酸和硫酸根，每合成1mol赖氨酸会消耗0.5mol硫酸铵，当赖氨酸浓度为200g/L时(盐酸盐分子量182.65)，赖氨酸发酵液渗透压：200/182.65
×
1.5＝1642mOsm，考虑到发酵液中的其它溶质，发酵后期赖氨酸发酵液的渗透压可能高达2300mOsm。类似计算，谷氨酸发酵液后期渗透压达到2700mOsm，苏氨酸发酵后期渗透压达到1300mOsm，发酵后期高渗透压大大影响氨基酸发酵指标。
[0006]在赖氨酸发酵过程中，初始渗透压为400
‑
600mOsm，发酵前期，由于葡萄糖等成分的浓度不断下降，导致渗透压不断下降；发酵中后期，随着氨基酸等的浓度不断提高，渗透压会不断升高，最终到达2 350mOsm。当向发酵罐流加500mmol氯化钠，通过添加氯化钠来提高发酵液中渗透压强度后，对发酵前期影响较小，菌体对于中等浓度的渗透压有一定的耐受能力，而到发酵后期菌体无法耐受太高的渗透压，导致赖氨酸合成的速度越来越慢，最终在添加氯化钠的实验组的赖氨酸浓度较对照偏低。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是提供一种提高氨基酸发酵产酸的方法。
[0008]为了实现本专利技术目的，第一方面，本专利技术提供一种促进剂，由酒石酸和甜菜碱按
(0.5
‑
1.5):(4
‑
6)重量比混合而成。
[0009]优选地，所述促进剂由酒石酸和甜菜碱按1:5重量比混合而成。
[0010]第二方面，本专利技术提供所述促进剂在提高氨基酸发酵产量中的应用。
[0011]第三方面，本专利技术提供一种提高氨基酸发酵产酸的方法，发酵中后期，向发酵体系中加入所述促进剂，酒石酸的终浓度为0.5
‑
1.5g/L，甜菜碱的终浓度为4
‑
6g/L。
[0012]优选地，酒石酸的终浓度为1g/L，甜菜碱的终浓度为5g/L。
[0013]前述的方法，发酵所用菌种为大肠埃希氏菌(Escherichia coli)、谷氨酸棒状杆菌(Corynebacterium glutamicum)等。
[0014]进一步地，发酵中后期对应的发酵体系中残糖为0.8
‑
1.2g/L。
[0015]第四方面，本专利技术提供一种提高L
‑
赖氨酸发酵产酸的方法，发酵菌种为产L
‑
赖氨酸的菌株，包括以下步骤：
[0016]1)一级种子液的制备；
[0017]2)二级种子液的制备；
[0018]3)发酵培养：待种子液的OD
600
值达到20时接入50L发酵罐中进行发酵，发酵罐的装液量为15L，接种比为20v/v％，发酵温度36
‑
38℃，发酵压力控制在0.07
‑
0.09MPa，通气量0.8
‑
1.2vvm，发酵至残糖为0.1
‑
0.2g/L，开始同步流加550
‑
650g/L的葡萄糖溶液，450
‑
550g/L硫酸铵溶液，25％
‑
28％的氨水，3
‑
5g/L的苏氨酸溶液，以及所述促进剂，使发酵液中葡萄糖的浓度控制在0.8
‑
1.2g/L，氨浓度控制在0.8
‑
1.2g/L，酒石酸的终浓度为0.5
‑
1.5g/L(优选1g/L)，甜菜碱的终浓度为4
‑
6g/L(优选5g/L)；苏氨酸溶液的流加量占葡萄糖溶液添加量体积的22％；
[0019]从流加开始至发酵结束，发酵条件为：通气量0.5
‑
0.8vvm，转速300
‑
700rpm，发酵罐压力控制在0.06
‑
0.08MPa，pH值控制在6.7
‑
7.2，温度36
‑
38℃，溶氧18
‑
22％；发酵总周期为36h。
[0020]步骤1)和2)所用种子培养基为：葡萄糖39
‑
41g/L，KH2PO
4 1.4
‑
1.6g/L，MgSO41.4
‑
1.6g/L，糖蜜11
‑
13g/L，玉米浆24
‑
26g/L，硫酸铵11
‑
13g/L，MnSO
4 0.0015
‑
0.0025g/L和FeSO
4 0.0015
‑
0.0025g/L；
[0021]步骤3)所用发酵培养基为：葡萄糖19
‑
21g/L，H3PO
4 1.2
‑
1.7g/L，KCl 0.4
‑
0.6g/L，MgSO
4 0.6
‑
0.8g/L，糖蜜9
‑
11g/L，玉米浆58
‑
62g/L，豆粕水解液29
‑
31g/L，MnSO40.0018
‑
0.002本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.促进剂，其特征在于，由酒石酸和甜菜碱按(0.5
‑
1.5):(4
‑
6)重量比混合而成。2.根据权利要求1所述的促进剂，其特征在于，由酒石酸和甜菜碱按1:5重量比混合而成。3.权利要求1或2所述促进剂在提高氨基酸发酵产量中的应用。4.提高氨基酸发酵产酸的方法，其特征在于，发酵中后期，向发酵体系中加入权利要求1或2所述的促进剂，酒石酸的终浓度为0.5
‑
1.5g/L，甜菜碱的终浓度为4
‑
6g/L。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，酒石酸的终浓度为1g/L，甜菜碱的终浓度为5g/L。6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，发酵所用菌种为大肠埃希氏菌(Escherichia coli)、谷氨酸棒状杆菌(Corynebacterium glutamicum)。7.提高L
‑
赖氨酸发酵产酸的方法，其特征在于，发酵菌种为产L
‑
赖氨酸的菌株，包括以下步骤：1)一级种子液的制备；2)二级种子液的制备；3)发酵培养：待种子液的OD
600
值达到20时接入50L发酵罐中进行发酵，发酵罐的装液量为15L，接种比为20v/v％，发酵温度36
‑
38℃，发酵压力控制在0.07
‑
0.09MPa，通气量0.8
‑
1.2vvm，发酵至残糖为0.1
‑
0.2g/L，开始同步流加550
‑
650g/L的葡萄糖溶液，450
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550g/L硫酸铵溶液，25％
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28％的氨水，3
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5g/L的苏氨酸溶液，以及权利要求1或2所述的促进剂，使发酵液中葡萄糖的浓度控制在0.8
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1.2g/L，氨浓度控制在0.8
‑
1.2g/L，酒石酸的终浓度为0.5
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1.5g/L，甜菜碱的终浓度为4
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6g/L；苏氨酸溶液的流加量占葡萄糖溶液添加量体积的22％；从流加开始至发酵结束，发酵条件为：通气量0.5
‑
0.8vvm，转速300
‑
700rpm，发酵罐压力控制在0.06
‑
0.08MPa，pH值控制在6.7
‑
7.2，温度36
‑
38℃，溶氧18
‑
22％；发酵总周期为36h；步骤1)和2)所用种子培养基为：葡萄糖39
‑
41g/L，KH2PO
4 1.4
‑
1.6g/L，MgSO41.4
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1.6g/L，糖蜜11
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13g/L，玉米浆24
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26g/L，硫酸铵11
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13g/L，MnSO
4 0.0015
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0.0025g/L和FeSO
4 0.0015
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0.0025g/L；步骤3)所用发酵培养基为：葡萄糖19
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21g/L，H3PO
4 1.2
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1.7g/L，KCl 0.4
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0.6g/L，MgSO
4 0.6
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0.8g/L，糖蜜9
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11g/L，玉米浆58
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62g/L，豆粕水解液29
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31g/L，MnSO40.0018
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0.0022g/L，FeSO
4 0.0018
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0.0022g/L，VB
1 40
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80μg/L和生物素190
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【专利技术属性】
技术研发人员：张苏龙，宫卫波，杨帆，李岩，赵津津，
申请(专利权)人：廊坊梅花生物技术开发有限公司，
类型：发明
国别省市：