[發(fā)明專利]一種生產(chǎn)L-蘇氨酸的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110279419.1
• 申請日: 2011-09-20
• 公開（公告）號: CN102304553A
• 公開（公告）日: 2012-01-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉樹文;溫廷益;陳寧;梁勇;劉茜;陶桐桐
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院微生物研究所
• 主分類號: C12P13/08
• 分類號: C12P13/08;C12N1/20;C12R1/19
• 代理公司: 北京紀(jì)凱知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11245
• 代理人: 關(guān)暢

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種生產(chǎn)L-蘇氨酸的方法。

背景技術(shù)

L-蘇氨酸是一種必需氨基酸，廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、食品、動物飼料等方面。近年來，國內(nèi)外市場對L-蘇氨酸的需求量逐年增長。目前，生產(chǎn)L-蘇氨酸的主要方法是發(fā)酵法。發(fā)酵過程調(diào)控的改進(jìn)可以提高氨基酸的生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，減少環(huán)境污染。因此，發(fā)酵過程調(diào)控對于L-蘇氨酸工業(yè)化生產(chǎn)具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

發(fā)酵法生產(chǎn)L-蘇氨酸的方式主要有分批(或間歇)發(fā)酵、連續(xù)發(fā)酵和補(bǔ)料分批發(fā)酵三種。補(bǔ)料分批發(fā)酵可以克服分批發(fā)酵初始底物濃度過高帶來的滲透壓或成分比例不當(dāng)造成的低生產(chǎn)效率，同時(shí)還可以克服連續(xù)發(fā)酵易染菌、菌種易老化和變異等缺點(diǎn)，成為L-氨基酸工業(yè)生產(chǎn)的主要方式。迄今為止，已經(jīng)開發(fā)的應(yīng)用于L-蘇氨酸補(bǔ)料分批發(fā)酵過程調(diào)控的方法主要包括發(fā)酵條件(包括溶氧、溫度、pH)調(diào)控和補(bǔ)料過程調(diào)控兩個(gè)方面。

雖然上述補(bǔ)料過程調(diào)控技術(shù)可以在一定程度上提高氨基酸發(fā)酵的生產(chǎn)效率，但是還存在以下問題和不足之處：部分現(xiàn)有技術(shù)方案強(qiáng)雖然強(qiáng)調(diào)補(bǔ)加某些成分會提高發(fā)酵生產(chǎn)效率，但是沒有提供明確的補(bǔ)料過程控制方法；部分現(xiàn)有技術(shù)方案雖然提供了一些簡單的補(bǔ)料過程控制方法，但是這些控制方法缺乏補(bǔ)料依據(jù)，無法實(shí)現(xiàn)精確和優(yōu)化控制；部分現(xiàn)有技術(shù)以發(fā)酵條件參數(shù)(如pH)為補(bǔ)料過程控制依據(jù)進(jìn)行間歇法補(bǔ)料，但是無法實(shí)現(xiàn)連續(xù)的精確控制；部分現(xiàn)有技術(shù)以發(fā)酵培養(yǎng)液中的某些成分(如硫酸鹽、氨基酸)的濃度作為補(bǔ)料過程控制的依據(jù)，但是這些成分的測定方法復(fù)雜、耗時(shí)、操作性差，不利于補(bǔ)料過程的實(shí)時(shí)控制。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種生產(chǎn)L-蘇氨酸的方法。

本發(fā)明提供的生產(chǎn)L-蘇氨酸的方法，包括如下步驟：

將具有生產(chǎn)L-蘇氨酸能力的菌株進(jìn)行發(fā)酵培養(yǎng)，得到L-蘇氨酸；所述發(fā)酵培養(yǎng)過程中，菌體生長量不再增加以前作為第一階段，菌體生長量不再增加作為第二階段；所述第一階段中，以實(shí)現(xiàn)所述菌株的最優(yōu)比生產(chǎn)速率為前提采用指數(shù)補(bǔ)料的方式在發(fā)酵培養(yǎng)體系中加入營養(yǎng)成分；所述第二階段中，以實(shí)現(xiàn)所述菌株生產(chǎn)L-蘇氨酸的最大生產(chǎn)速率為前提采用恒速補(bǔ)料的方式在發(fā)酵培養(yǎng)體系中加入營養(yǎng)成分；

所述第一階段中，所述最優(yōu)比生產(chǎn)速率為比生產(chǎn)速率的最大值；所述比生產(chǎn)速率(g·g^-1·h^-1)＝(所述第一階段終止時(shí)刻發(fā)酵液中L-蘇氨酸的濃度-所述第一階段初始時(shí)刻發(fā)酵液中L-蘇氨酸的濃度)÷(所述第一階段初始時(shí)刻發(fā)酵液中菌體干重與所述第一階段終止時(shí)刻發(fā)酵液中菌體干重的算數(shù)平均值×所述第一階段經(jīng)歷的時(shí)間)；

所述第二階段中，所述生產(chǎn)速率(g·L^-1·h^-1)＝(所述第二階段終止時(shí)刻發(fā)酵液中L-蘇氨酸的濃度-所述第二階段初始時(shí)刻發(fā)酵液中L-蘇氨酸的濃度)÷所述第二階段經(jīng)歷的時(shí)間。

所述營養(yǎng)成分可為碳源、氮源、磷源、硫源、鎂源、鉀源和氨基酸中的至少一種。所述營養(yǎng)成分優(yōu)選為如下(a)或(b)：(a)氨基酸和磷源；(b)氨基酸。所述(a)中，所述氨基酸更加優(yōu)選為異亮氨酸，最優(yōu)選為L-異亮氨酸，所述磷源更加優(yōu)選為磷酸二氫鉀。所述(b)中，所述氨基酸更加優(yōu)選為異亮氨酸，最優(yōu)選為L-異亮氨酸。

本發(fā)明提供的另一種生產(chǎn)L-蘇氨酸的方法，包括如下步驟：

將具有生產(chǎn)L-蘇氨酸能力的菌株進(jìn)行發(fā)酵培養(yǎng)，得到L-蘇氨酸；所述發(fā)酵培養(yǎng)過程中，菌體生長量不再增加以前作為第一階段，菌體生長量不再增加以后作為第二階段；

所述第一階段的發(fā)酵過程中將補(bǔ)料液甲通過如下程序控制發(fā)酵罐進(jìn)行指數(shù)補(bǔ)料：F＝(μ·X₀·V₀·e^μt)/(S·Y_ile/X)，其中F為指數(shù)補(bǔ)料速率，μ為比生長速率，X₀為初始菌體濃度，V₀為初始發(fā)酵液體積，e為自然對數(shù)，t為所述第一階段發(fā)酵時(shí)間，S為所述補(bǔ)料液甲中的L-異亮氨酸濃度，Y_ile/X為細(xì)胞得率；所述程序中，μ的數(shù)值設(shè)定以實(shí)現(xiàn)所述菌株的最優(yōu)比生產(chǎn)速率為前提；所述補(bǔ)料液甲為L-異亮氨酸水溶液或L-異亮氨酸和磷酸二氫鉀的水溶液；

所述第二階段的發(fā)酵過程中將補(bǔ)料液乙進(jìn)行恒速補(bǔ)料，以實(shí)現(xiàn)所述菌株生產(chǎn)L-蘇氨酸的最大生產(chǎn)速率為前提設(shè)定L-異亮氨酸的恒速補(bǔ)料的速率；所述補(bǔ)料液乙為L-異亮氨酸水溶液；