[發明專利]一種提高谷氨酸溫度敏感突變株發酵產酸率的方法

無效

• 申請號: 200910228946.2
• 申請日: 2009-12-03
• 公開（公告）號: CN101705263A
• 公開（公告）日: 2010-05-12
• 發明（設計）人: 陳寧;徐慶陽;謝希賢;劉淑云;魏偉
• 申請（專利權）人: 天津科技大學
• 主分類號: C12P13/14
• 分類號: C12P13/14;C12R1/13;C12R1/15
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

【技術領域】：本發明涉及一種提高L-谷氨酸發酵過程產率的方法，屬于發酵法生產氨基酸的技術領域。

【背景技術】：自1957年木下等發明了利用微生物發酵法生產谷氨酸以來，谷氨酸發酵已經進行工業化的大規模生產。國內自1964年上海工業微生物研究所與上海天廚味精廠協作，采用黃色短桿菌以發酵法生產谷氨酸獲得成功以后，1965年在上海天廚味精廠50m³發酵罐首先投產，完成了以蛋白質原料水解法向發酵法生產味精的轉化。根據原輕工業部規劃，首先在沈陽味精廠與天津味精廠推廣。1964年，由中國科學院微生物研究所與杭州味精廠合作，于1966年采用北京棒桿菌發酵法生產谷氨酸在杭州味精廠投產，此后，利用微生物發酵法生產谷氨酸在國內各味精廠相繼推廣，有力地推動了我國味精工業的崛起。迄今為止，國內已全部采用發酵法生產味精。多數廠家現在生產上常用的菌株是T6-13、FM415、S9114和CMTC6282等。近60年來，全國味精產量(不含臺灣)已由水解法生產的4200噸發展到2008年的190萬噸，占世界味精總產量的70％以上，居世界味精產量首位。

早在20世紀70年代，日本就有溫度敏感型谷氨酸菌的研究報道。國內最早的報道是1985年上海市工業微生物所的孫智鳳等對溫度敏感型變異株D0菌的選育及其作用的報道，他們以該菌為出發菌株，經DES和NTG連續誘變處理，選育得到一株優良的溫度敏感型NI菌，此菌的生物素適應范圍更廣(25μg/L～200μg/L)，同時要在較高溫度(37℃～40℃)下才能正常發酵產酸。將NI菌用于大米水解糖在6.5m³發酵罐上生產谷氨酸，平均產酸率達5.89％，平均糖酸轉化率為47.25％，平均發酵周期為26.5h。2002年陳寧等報道定向選育出了具有寡霉素抗性、谷氨酸氧肟酸鹽抗性的溫度敏感性突變株TMG0106，然后，以該突變株和產酸率高的天津短桿菌TG961為親株，通過原生質體融合技術，成功地選育出了產酸率高的融合子CN1021，在6m3發酵罐上其谷氨酸產量達14.6％，糖酸轉化率達62.8％，并且該菌株系溫度敏感型菌株，可用于谷氨酸強制發酵。2003年、2004年張克旭、陳寧等又對溫度敏感突變株CN1021發酵條件的研究進行了報道。蓮花集團在幾年前也致力于以溫度敏感型菌種替代傳統的谷氨酸生產菌種的研究生產工作，經幾年的研究探索，也取得了較大的突破。

目前國內谷氨酸主要技術和產業化路線主要涉及濕磨玉米淀粉、雙酶法制糖、精料發酵、等電離交提取與精制工藝、廢水處理與清潔生產等5個方面，其中谷氨酸發酵主要采用生物素亞適量法發酵，產酸率在100～120g/L，平均轉化率為60％，而國外主要采用添加青霉素、溫度敏感型等強制發酵工藝，產酸水平在140～160g/L左右，轉化率65％以上。本發明通過采用谷氨酸溫度敏感突變株生產谷氨酸，產酸率可達到180g/L以上，糖酸轉化率達到62％以上。

【發明內容】：本發明采用以谷氨酸溫度敏感突變株在發酵過程提高溫度的方法來提高谷氨酸發酵產酸率。

典型的谷氨酸溫度敏感突變株都是短桿菌屬的變種，這些菌株在發酵培養基上28℃～33℃培養時，生長良好，若在37℃～40℃培養時不能生長或僅能微弱生長，在富含生物素的發酵培養基中培養到適當階段，把溫度從28℃～33℃轉換到37～40℃后，可在培養基中積累大量谷氨酸.

谷氨酸溫度敏感突變株多為基因突變型菌株，突變位置發生在決定與谷氨酸分泌有關系的細胞膜結構的基因上(編碼某些酶肽鍵結構的順反子)，由于突變導致DNA分子上遺傳密碼的轉換或顛換，一個堿基為另一個堿基所置換，這樣為該基因所指導的酶，在高溫下失活，導致細胞膜某些結構的改變。當控制培養溫度為最適生長溫度時，菌體正常生長；當溫度提高到一定程度時，菌體便停止生長而大量產酸。由于其發酵控制方式與現行的采用生物素亞適量法發酵谷氨酸完全不同，在利用其發酵生產谷氨酸時，不需要控制生物素亞適量，僅需通過物理方式(培養溫度的改變)就可以完成谷氨酸生產菌由生長型細胞向產酸型細胞的轉變，從而避免了因原料的影響而造成產酸不穩定的現象，而且發酵穩定，發酵周期短，設備利用率高。另外，由于在采用溫度敏感型菌株強制發酵過程中不存在生物素亞適量問題，生物素可以大過量，從而可以強化體內CO2固定反應，提高谷氨酸對糖的轉化率，達到高產酸、高轉化率的目的。

本發明的目的是通過如下技術方案實現的：