一种微生物发酵制取蛋白肽的方法技术

本发明专利技术涉及微生物发酵制取技术领域，公开了一种微生物发酵制取蛋白肽的方法，选择并育成一对互利共生的乳酸菌及赖氨酸产能强的酵母；制备含有不同营养因子的双层培养基；将两株微生物加入上下层培养基共培养发酵；下层培养基优化乳酸菌生长环境，上层培养基优化酵母赖氨酸合成；两株微生物通过营养竞争实现互利共生关系，实现资源深度开采；最终可实现单株难达到的大量蛋白肽连续发酵制备

【技术实现步骤摘要】
一种微生物发酵制取蛋白肽的方法


[0001]本专利技术涉及微生物发酵制取
，具体为一种微生物发酵制取蛋白肽的方法
。

技术介绍

[0002]微生物发酵即是指利用微生物，在适宜的条件下，将原料经过特定的代谢途径转化为人类所需要的产物的过程
。
微生物发酵生产水平主要取决于菌种本身的遗传特性和培养条件
。
蛋白肽是指由2个或2个以上氨基酸残基通过肽键连接形成的短链肽
。
相比蛋白质
,
蛋白肽所含氨基酸数量较少
,
通常在2‑
20
个氨基酸残基之间
。
[0003]现有微生物发酵制取蛋白肽的主要方法是单株微生物发酵法，但其产率和质量难以满足需求；现有技术是通过重复筛选自然微生物，但合适双担微生物匹配难度大，效率低下；现有方法主要采用重力沉降或分层注加技术制备双层培养基，但营养成分难以精确控制；现有方法主要采用手动接种，精度和连续性不高
。
为此，需要设计相应的技术方案给予解决
。
利用微生物群体产能，实现单细胞难以达成的技术目标

技术实现思路

[0004]（一）解决的技术问题针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种微生物发酵制取蛋白肽的方法，解决了现有技术的单株微生物发酵法产率和质量难以满足需求，重复筛选自然微生物，合适双担微生物匹配难度大，效率低下，采用重力沉降或分层注加技术制备双层培养基，营养成分难以精确控制，采用手动接种，精度和连续性不高的技术问题
。
[0005]（二）技术方案为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：一种微生物发酵制取蛋白肽的方法，方法步骤包括如下：
S1、
选择并育成一对互利共生的乳酸菌及赖氨酸产能强的酵母；
S2、
制备含有不同营养因子的双层培养基；
S3、
将两株微生物加入上下层培养基共培养发酵；
S4、
下层培养基优化乳酸菌生长环境，上层培养基优化酵母赖氨酸合成；
S5、
两株微生物通过营养竞争实现互利共生关系，实现资源深度开采；
S6、
最终可实现单株难达到的大量蛋白肽连续发酵制备
。
[0006]优选的，步骤
S1
中，采用转基因工程制备优异双担微生物技术的具体方法步骤包括如下：分析乳酸菌和酵母基因组，筛选出互利互惠基因；制备携带互利基因的重组表达载体，包括乳酸菌产丙酮酸基因和酵母产乳酸基
因；将两种载体转染入乳酸菌和酵母优选株，获得稳定表达变异株；测定产物及生长曲线，筛选出乳酸菌提供丙酮酸支援酵母生长，酵母回馈提供乳酸的最佳配对；获得人工设计的超高效互利双担微生物新系统
。
[0007]优选的，步骤
S2
中，制备含有不同营养因子的双层培养基采用
3D
打印技术个性化制备，其具体的方法步骤包括如下：根据微生物生长曲线研究，设计两种优化营养组合；制备具有不同成分的营养墨水，分别打印出两种养分含量差异明显的球形或块状基质体；利用
3D
打印机将两种养分体按设计层叠打印成坯料；通过
pH
值和电性调节助液，实现两种养分体自然分离形成清晰界面；最终获得结构复杂且成分精确可控的定制化双层培养基坯料
。
[0008]优选的，步骤
S3
中，将两株微生物加入上下层培养基共培养发酵，采用微液态接种技术，其具体的方法步骤包括如下：制备两种微生物浓缩液，分别加入上下培养基成微液体；制作液体夹层式压差排放系统，上下层微生物液体以非混合形式并列存在；将系统加入预设好的
3D
打印双层培养基内，系统随基质静置渗透；利用压力差，两种微生物液以超微量连续不间断方式排入各层界面；最终形成细致分层的双株微生物共培系统
。
[0009]优选的，步骤
S4
中，下层培养基优化乳酸菌生长环境的具体方法步骤包括如下：根据乳酸菌生长曲线分析，丰富下层培养基中的易消化碳源；优化
pH
值控制在乳酸菌生长较好的酸性环境，
pH6.0
‑
6.5
；加入膦固和酒石酸生长因子促进菌体增殖；增高下层培养基中的酸产量，自动调节环境
pH。
[0010]优选的，步骤
S4
中，上层培养基优化酵母赖氨酸合成的具体方法步骤包括如下：丰富上层培养基中的氮源，包括加入亚胺基酸尤其是赖氨酸；控制
pH
在酵母合成蛋白质较活跃的中性环境
pH6.5
‑
7.0
；加入丙酮酸细胞呼吸中间产物，促进能量产生；增加钠离子促进蛋白质合成的微量元素
。
[0011]优选的，步骤
S5
中，两株微生物通过营养竞争实现互利共生关系的具体方法步骤包括如下：下层培养基优异的乳酸菌大量产酸，抑制其他微生物生长，获得下层资源优势；同时酸性环境引导酵母向上迁移，避免与乳酸菌直接竞争下层资源；上层培养基中优异的酵母利用氮源进行赖氨酸大量合成；产生的丙酮酸进入下层，作为营养来源补给乳酸菌持续生长；乳酸菌利用丙酮酸继续产酸，调控环境
pH
使酵母生长；形成乳酸菌提供酸源养酵母，酵母提供碳源养乳酸菌的复杂关系；实现趋利避害的互利共生，高效开采两个层间协同产出的资源
。
[0012]优选的，步骤
S6
中，实现单株难达到的大量蛋白肽连续发酵制备方法步骤包括如下：制备积层式多层培养基堆，上下交替摞设优化培养层；建立微生物循环输送系统，采用各处养分液循环不断调试培养环境；实时监测各层产物浓度，根据算法自动优化上下层培养图谱；于第一层培养完成后，起重设备平移培养基至下层继续培养；精细控制各层间微生物和营养物质的流通交换；最终实现动态优化的多环节连续培养过程；每小时实现数次产物提取，每日产量高达单层堆层培养的
10
倍；实现工业化规模的高效连续发酵制备
。
[0013]优选的，实时监测各层产物浓度的具体方法步骤包括如下：在每层培养基内均匀布设溶解式生物传感器；传感器采集各层微生物和产物浓度实时数据；数据通过腕带式采集装置实时传输到处理系统
。
[0014]优选的，根据算法自动优化上下层培养图谱的具体方法步骤包括如下：数据处理系统根据预设的动态培养模型进行分析计算；根据各层微生物浓度浓增情况，优化上下层营养配置；下层浓度升高，则上调上层营养供应，促使微生物向上迁移；上层浓度高于设定，则下调上层营养优化培养环境；持续优化和学习，实现动态精细调控的自动化培养进程
。
[0015]（三）有益效果与现有技术相比，本专利技术的有益效果：本方法采用双担异养微生物群体合成法，与现有单株微生物发酵方法相比，采用互利共生关系，两株微生物协同作用可实现单个微生物难以达到的高产量；下层培养基可优化乳酸菌生长本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种微生物发酵制取蛋白肽的方法，其特征在于，方法步骤包括如下：
S1、
选择并育成一对互利共生的乳酸菌及赖氨酸产能强的酵母；
S2、
制备含有不同营养因子的双层培养基；
S3、
将两株微生物加入上下层培养基共培养发酵；
S4、
下层培养基优化乳酸菌生长环境，上层培养基优化酵母赖氨酸合成；
S5、
两株微生物通过营养竞争实现互利共生关系，实现资源深度开采；
S6、
最终实现单株难达到的大量蛋白肽连续发酵制备
。2.
根据权利要求1所述的一种微生物发酵制取蛋白肽的方法，其特征在于：步骤
S1
中，采用转基因工程制备优异双担微生物技术的具体方法步骤包括如下：分析乳酸菌和酵母基因组，筛选出互利互惠基因；制备携带互利基因的重组表达载体，包括乳酸菌产丙酮酸基因和酵母产乳酸基因；将两种载体转染入乳酸菌和酵母优选株，获得稳定表达变异株；测定产物及生长曲线，筛选出乳酸菌提供丙酮酸支援酵母生长，酵母回馈提供乳酸的最佳配对；获得人工设计的超高效互利双担微生物新系统
。3.
根据权利要求1所述的一种微生物发酵制取蛋白肽的方法，其特征在于：步骤
S2
中，制备含有不同营养因子的双层培养基采用
3D
打印技术个性化制备，其具体的方法步骤包括如下：根据微生物生长曲线研究，设计两种优化营养组合；制备具有不同成分的营养墨水，分别打印出两种养分含量差异明显的球形或块状基质体；利用
3D
打印机将两种养分体按设计层叠打印成坯料；通过
pH
值和电性调节助液，实现两种养分体自然分离形成清晰界面；最终获得结构复杂且成分精确可控的定制化双层培养基坯料
。4.
根据权利要求1所述的一种微生物发酵制取蛋白肽的方法，其特征在于：步骤
S3
中，将两株微生物加入上下层培养基共培养发酵，采用微液态接种技术，其具体的方法步骤包括如下：制备两种微生物浓缩液，分别加入上下培养基成微液体；制作液体夹层式压差排放系统，上下层微生物液体以非混合形式并列存在；将系统加入预设好的
3D
打印双层培养基内，系统随基质静置渗透；利用压力差，两种微生物液以超微量连续不间断方式排入各层界面；最终形成细致分层的双株微生物共培系统
。5.
根据权利要求1所述的一种微生物发酵制取蛋白肽的方法，其特征在于：步骤
S4
中，下层培养基优化乳酸菌生长环境的具体方法步骤包括如下：根据乳酸菌生长曲线分析，丰富下层培养基中的易消化碳源；优化
pH
值控制在乳酸菌生长较好的酸性环境，
pH6.0

【专利技术属性】
技术研发人员：侯亮，刘玉印，刘宝万，时宝海，付瑞花，
申请(专利权)人：山东兴合盛生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：