【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种以木质纤维素为原料发酵生产l-赖氨酸的新方法。
技术介绍
1、l-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-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-赖氨酸的生产成本越来越高，利用粮食原料进行l-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-赖氨酸的生产能够显著降低原料成本，提高产量，对l-赖氨酸的市场拓展和化学品应用具有重要的意义。
2、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-羟甲基糠醛、乙酸、4-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。
3、目前公开的专利中报道的利用秸秆原料进行赖氨酸补料分批发酵过程比较复杂，需要脱毒过程，去除预处理过程中毒性抑制物，有些还需要将脱毒液离心后取上清液灭菌后才能作为流加碳源使用，这些步骤增加了生产成本，限制了木质纤维素
技术实现思路
1、为了解决上述问题，本专利技术提供了一种发酵生产l-赖氨酸的方法，所述方法包括以下步骤：
2、(1)将木质纤维素原料进行预处理和水解处理，得到水解液；
3、(2)利用含有水解液的发酵培养基发酵生产l-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。
4、于一实施方式中，步骤(1)中，所述预处理为酸预处理，包括：将木质纤维素原料和硫酸溶液加入到反应容器中，通入饱和水蒸汽对反应物进行加热。
5、于一实施方式中，所述木质纤维素原料与硫酸溶液的固液比为(1-8):1。
6、于一实施方式中，所述饱和水蒸汽的温度为150-200℃，较佳地为165-175℃。
7、于一实施方式中，加热时间为1-10min，较佳地为2-5min。
8、于一实施方式中，每100kg木质纤维素原料和硫酸溶液的混合体系中h2so4的含量为500-5000g。优选地，每100kg木质纤维素原料和硫酸溶液的混合体系中h2so4的含量为500-2000g。
9、于一实施方式中，步骤(1)中，采用纤维素酶对木质纤维素原料进行水解处理，所述纤维素酶包括中性纤维素酶、酸性纤维素酶，优选为酸性纤维素酶。
10、于一实施方式中，纤维素酶的用量为1-20u/g木质纤维素原料，进一步为5-10u/g木质纤维素原料。
11、于一实施方式中，水解处理的温度为40-60℃，进一步为45-55℃，进一步为47-53℃。
12、于一实施方式中，水解处理的ph为4.5-7.0，进一步为4.5-5.5。本专利技术水解处理过程中可以通过例如氨水调节ph，氨水的浓度优选为25％-30％，所述百分比为体积百分比。
13、于一实施方式中，步骤(1)所述水解液中葡萄糖含量为60-120g/l，进一步为100-120g/l。
14、本领域公知，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抑制物，常常对预处理后的物料进行脱毒处理以脱除这些抑制物，本专利技术通过优化工艺，将预处理后的物料进行水解获得水解液，不需要对水解液进行脱毒处理，直接配制成为赖氨酸发酵的培养基使用。
15、于一实施方式中，步骤(2)发酵生产l-赖氨酸过程中每1-30h改变发酵温度，且发酵温度整体呈上升趋势。
16、于一实施方式中，每1-30h控制发酵温度为32-38.5℃，进一步为35-38℃。具体的发酵温度示例可以为：33℃、34℃、35℃、36℃、37℃等。
17、于一实施方式中，控制相邻两个时间段的发酵温度的差值为0-2℃，进一步为0.5-1℃。例如控制发酵温度为0.5℃、1℃等。
18、在本专利技术一种优选的实施方式中，控制发酵时间为48h，在1-8h控制发酵温度为32-34℃，例如34℃；在8-16h控制发酵温度为34-35℃，例如35℃；在16-34h控制发酵温度为35-36℃，例如36℃；在34-46h控制发酵温度为36-37℃，例如37℃；在46-48h控制发酵温度为37.5-38.5℃，例如38℃。
19、于一实施方式中，步骤(2)发酵生产l-赖氨酸过程中控制ph为6.2-7.5，进一步为6.5-7。
20、于一实施方式中，步骤(2)发酵生产l-赖氨酸过程中控制通风量为0.5-5vvm。
21、于一实施方式，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)。
22、于一实施方式，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。
23、于一实施方式，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。
24、于一实施方式，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)。
25、于一实施方式，玉米浆的总氮含量为1％-5wt％。
26、于一实施方式，酵母膏的总氮含量为5％-15wt％。
27、于一实施方式，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。
28、于一实施方式中，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。
29、于一实施方式中，种子液的浓度od562在稀释40倍后为0.6-1.0。
30、于一实施方式，种子液中含有菌体，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。
31、于一实施方式，谷氨酸棒状杆菌为谷氨酸棒状杆菌caths141(corynebacteriumglutamicum caths141)，谷氨酸棒状杆菌为caths141现保藏于中国典本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种发酵生产L-赖氨酸的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述预处理为酸预处理，包括：将木质纤维素原料和硫酸溶液加入到反应容器中，通入饱和水蒸汽对反应物进行加热；
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，采用纤维素酶对木质纤维素原料进行水解处理，所述纤维素酶包括中性纤维素酶、酸性纤维素酶，优选为酸性纤维素酶；和/或，
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)发酵生产L-赖氨酸过程中每1-30h改变发酵温度，且发酵温度整体呈上升趋势；
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)发酵生产L-赖氨酸过程中控制pH为6.2-7.5，进一步为6.5-7，和/或，通风量为0.5-5vvm。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，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，
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