一种发酵L-赖氨酸的工艺制造技术

本发明专利技术提供一种发酵L

【技术实现步骤摘要】
一种发酵L
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赖氨酸的工艺


[0001]本专利技术涉及一种以木质纤维素为原料进行酶解发酵生产赖氨酸的新工艺。

技术介绍

[0002]L
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赖氨酸(简称赖氨酸)是大宗生物技术产品，主要作为饲料添加剂，广泛应用于畜牧养殖等产业。目前L
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赖氨酸生产使用的原料主要是玉米、小麦和木薯等淀粉质原料，随着原料价格的上涨，L
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赖氨酸的生产成本越来越高，利用粮食原料进行L
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赖氨酸工业生产的局限性会日益增加。以木质纤维素类原料例如秸秆原料替代淀粉质原料进行L
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赖氨酸的生产能够显著降低原料成本，提高产量，对L
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赖氨酸的市场拓展和化学品应用具有重要的意义。
[0003]木质纤维素的主要成分包括纤维素、半纤维素、和木质素。一般通过预处理手段可以打破木质纤维素固有的结构，消除木质素和半纤维素对纤维素的包裹，增加纤维素酶与纤维素的接触面积。常见的预处理方式包括稀酸预处理，蒸汽爆破预处理，氨纤维爆破预处理，碱预处理和离子液体预处理等。预处理过程不可避免地产生一系列抑制后续纤维素酶活性、发酵微生物的细胞生长和代谢活性的毒性抑制物。这些毒性抑制物主要包括糠醛、5
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羟甲基糠醛、乙酸、4
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对羟基苯甲醛、香草醛、丁香醛等。因此常常对预处理后的物料进行脱毒处理以脱除这些毒性抑制物。目前采用的毒性抑制物脱除手段主要包括水洗、过量石灰处理、离子交换吸附、活性炭吸附和利用微生物脱毒(简称生物脱毒)等。
[0004]目前主要利用秸秆来源的原料进行分步酶解糖化、发酵，在L
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赖氨酸补料分批发酵过程中，需要不断的流加糖液，但是在进行高固含量的脱毒秸秆进行酶水解时，纤维素酶会受到葡萄糖的产物抑制作用，导致酶解效率较低，水解液中的葡萄糖含量也较低，不适合补料分批发酵过程。因此导致L
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赖氨酸的产量很低，无法满足工业化生产的要求。

技术实现思路

[0005]为了解决上述问题，本专利技术一种发酵L
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赖氨酸的工艺。
[0006]所述发酵L
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赖氨酸工艺包括以下步骤：
[0007](1)将木质纤维素原料用纤维素酶进行预糖化处理，得到预糖化处理液；
[0008](2)利用含有预糖化处理液的发酵培养基发酵生产L
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赖氨酸，发酵过程中通过补料使发酵体系中葡萄糖含量维持在1g/L以上。
[0009]作为本专利技术一实施方式，所述纤维素酶包括中性纤维素酶、酸性纤维素酶，优选为中纤维素酶。
[0010]作为本专利技术一实施方式，纤维素酶的酶活力为80U//ml以上，进一步为120U/mL以上，例如80～400U/mL、120～350U/mL。
[0011]作为本专利技术一实施方式，纤维素酶的用量为1～40mg/g，进一步为5～20mg/g。
[0012]作为本专利技术一实施方式，预糖化处理的温度为40℃～60℃，进一步为45℃～55℃，进一步为47～53℃。
[0013]预糖化处理的pH为4.5～7.0，进一步为5.5～6.8。
[0014]预糖化处理过程中可以通过例如氨水调节pH。
[0015]作为本专利技术一实施方式，氨水的浓度优选为25％～30％，所述百分比为体积百分比。
[0016]作为本专利技术一实施方式，预糖化处理液中葡萄糖含量为10～60g/L，进一步为18～55g/L。
[0017]作为本专利技术一实施方式，步骤(2)发酵生产赖氨酸过程中温度为35℃～42℃。
[0018]作为本专利技术一实施方式，步骤(2)发酵生产赖氨酸过程中pH为6.2～7.0，进一步为6.2～6.8。
[0019]作为本专利技术一实施方式，步骤(2)发酵生产赖氨酸过程中搅拌速度为300～900rpm。
[0020]作为本专利技术一实施方式，步骤(2)发酵生产赖氨酸过程中风量为0.5～5vvm。
[0021]在步骤(2)中，发酵生产赖氨酸消耗葡萄糖的同时，通过降低发酵液内葡萄糖的含量，解除了高浓度葡萄糖对纤维素酶的抑制作用，促进纤维素酶不断酶解木质纤维素原料提供可发酵糖。使木质纤维素原料的利用率更高，降低生产成本。
[0022]作为本专利技术一实施方式，步骤(2)发酵培养基中含有氮源，所述氮源包括玉米浆、酵母膏等。
[0023]作为本专利技术一实施方式，步骤(2)发酵培养基中总氮含量为1％～5％，所述百分比为质量百分比。
[0024]作为本专利技术一实施方式，步骤(2)发酵培养基中含有0.05％～0.5％的玉米浆，所述百分比为质量体积百分比(w/v％，质量单位为g，体积单位为ml)。
[0025]作为本专利技术一实施方式，玉米浆的总氮含量为1％～5wt％。
[0026]作为本专利技术一实施方式，酵母膏的总氮含量为5％～15wt％。
[0027]作为本专利技术一实施方式，步骤(2)发酵培养基中含有0.01％～0.2％的KH2PO4、0.15％～0.45％MgSO4·
7H2O、0.01％～0.06％MnSO4·
H2O、0.5％～2.5％硫酸铵，所述百分比为质量体积百分比(w/v％，质量单位为g，体积单位为ml)。
[0028]作为本专利技术一实施方式，步骤(2)发酵培养基中还含有0.005％～0.5％的生长因子，所述百分比为质量体积百分比(w/v％，质量单位为g，体积单位为ml)，生长因子包括维生素B2、维生素D、谷氨酰胺、赖氨酸、蛋氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸中任意一种或两种以上的组合。
[0029]步骤(2)中，发酵前，向发酵培养基中接种种子液，接种量为10％～40％，所述百分比为体积百分比。优选地，种子液的浓度OD562在稀释25倍后为0.6～1.0。
[0030]作为本专利技术一实施方式，种子液中菌体选自谷氨酸棒状杆菌、大肠杆菌、短杆菌、芽孢杆菌，优选为谷氨酸棒状杆菌。
[0031]作为本专利技术一实施方式，谷氨酸棒状杆菌为谷氨酸棒状杆菌CathS141(Corynebacterium glutamicum CathS141)，谷氨酸棒状杆菌为CathS141现保藏于中国典型培养物保藏中心，地址：中国武汉，武汉大学，邮编430072，保藏编号CCTCC M 20211495，保藏日期2021年11月29日。
[0032]作为本专利技术一实施方式，步骤(2)中，发酵过程中进行补料。当发酵体系中葡萄糖
浓度下降至1～15g/L以下时，进一步为下降至5～15g/L以下时，进一步下降至3～15g/L以下时，开始进行补料。例如下降至15g/L以下、10g/L以下或5g/L以下时开始进行补料。
[0033]作为本专利技术一实施方式，步骤(2)中，补料使用含有葡萄糖的溶液，优选为木质纤维素原料的糖化液。
[0034]作为本专利技术一实施方式，步骤(2)中，补料使用秸秆糖化液。
[0035]作为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种发酵L
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赖氨酸的工艺，包括以下步骤：(1)将木质纤维素原料用纤维素酶进行预糖化处理，得到预糖化处理液；(2)利用含有预糖化处理液的发酵培养基发酵生产L
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赖氨酸，发酵过程中通过补料使发酵体系中葡萄糖含量维持在1g/L以上。2.根据权利要求1所述的工艺，其中，步骤(1)所述木质纤维原料包括秸秆、稻草、稻壳、蔗渣中至少一种；和/或，步骤(1)所述木质纤维素原料经过预处理和脱毒处理；和/或，步骤(1)所述木质纤维素原料的固含量为5％～45％，进一步为10％～40％。3.根据权利要求1所述的工艺，其中，步骤(1)所述纤维素酶包括中性纤维素酶、酸性纤维素酶，优选为中性纤维素酶；和/或，纤维素酶的酶活力为80U//ml以上，进一步为120U/mL以上；和/或，纤维素酶的用量为1～40mg/g，进一步为5～20mg/g。4.根据权利要求1所述的工艺，其中，步骤(1)中预糖化处理的温度为40℃～60℃，进一步为45℃～55℃，进一步为47～53℃；和/或，pH为4.5～7.0，进一步为5.5～6.8；和/或，所述预糖化处理液中葡萄糖含量为10～60g/L，进一步为18～55g/L。5.根据权利要求1所述的工艺，其中，步骤(2)发酵生产L
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赖氨酸过程中温度为35℃～42℃，和/或，pH为6.2～7.0，进一步为6.2～6.8，和/或，搅拌速度为300～900rpm，和/或，风量为0.5～5vvm；和/或，步骤(2)发酵培养基中含有0.01％～0.2％的KH2PO4、0.15％～0.45％的MgSO4·
7H2O、0.01％～0.06％的MnSO4·
H2O、0.5％～2.5％的硫酸铵；和/或，步骤(2)发酵培养基中含有氮源，所述氮源包括玉米浆、酵母膏；和/或，步骤(2...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵宏图，刘修才，
申请(专利权)人：CIBT美国公司，
类型：发明
国别省市：