[發(fā)明專利]一種高產(chǎn)L-精氨酸鈍齒棒桿菌分批發(fā)酵優(yōu)化工藝

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410249335.7
• 申請(qǐng)日: 2014-06-05
• 公開（公告）號(hào): CN103981231A
• 公開（公告）日: 2014-08-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 許正宏;饒志明;滿在偉;徐美娟;楊套偉;張顯;耿燕
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江南大學(xué)
• 主分類號(hào): C12P13/10
• 分類號(hào): C12P13/10;C12R1/15
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于微生物發(fā)酵生產(chǎn)氨基酸技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種提高L-精氨酸發(fā)酵產(chǎn)量和葡萄糖利用率的發(fā)酵工藝。

技術(shù)背景

L-精氨酸是人和動(dòng)物體內(nèi)的一種半必需氨基酸，是多種生物活性物質(zhì)的合成前體，具有多種獨(dú)特的生理和藥理作用。隨著對(duì)精氨酸的生物學(xué)功能不斷地深入研究和了解，精氨酸在醫(yī)藥、食品、飼料工業(yè)上的用途越來(lái)越廣泛。

L-精氨酸的生產(chǎn)方法有水解法和發(fā)酵法。我國(guó)現(xiàn)有的生產(chǎn)廠家目前大多仍主要采用蛋白質(zhì)水解法來(lái)生產(chǎn)L-精氨酸，該方法對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重且收率不高，不適用于大規(guī)模生產(chǎn)。發(fā)酵法生產(chǎn)L-精氨酸工藝相對(duì)簡(jiǎn)單且對(duì)環(huán)境友好，具有很大的發(fā)展?jié)摿Α５牵瑖?guó)內(nèi)以微生物發(fā)酵生產(chǎn)L-精氨酸，產(chǎn)酸水平普遍較低，成本較高，生產(chǎn)水平和產(chǎn)量不能滿足國(guó)內(nèi)需求。因此，提高L-精氨酸的發(fā)酵產(chǎn)酸水平和葡萄糖利用率非常重要。

本實(shí)驗(yàn)室前期工作中通過(guò)誘變育種篩選得到高產(chǎn)精氨酸Corynebacterium?crenatum?SYPA5-5，并對(duì)該菌株的L-精氨酸合成代謝途徑進(jìn)行了系統(tǒng)的分析；對(duì)L-精氨酸合成代謝中的反饋抑制與反饋?zhàn)瓒粽{(diào)控作用進(jìn)行了研究，解除了菌株SYPA5-5中的反饋抑制；同時(shí)對(duì)精氨酸合成的競(jìng)爭(zhēng)旁路代謝關(guān)鍵酶基因進(jìn)行敲除等代謝改造，在增強(qiáng)目標(biāo)產(chǎn)物精氨酸合成途徑關(guān)鍵酶基因簇表達(dá)的同時(shí)，削弱脯氨酸、谷氨酰胺等競(jìng)爭(zhēng)支路途徑的代謝流，最終使L-谷氨酸分解代謝集中在L-精氨酸的合成代謝流從而提高了精氨酸的產(chǎn)量，相關(guān)成果已授權(quán)國(guó)家發(fā)明專利4項(xiàng)。

對(duì)微生物發(fā)酵生產(chǎn)精氨酸而言，合適的發(fā)酵工藝對(duì)保證產(chǎn)酸水平、菌株發(fā)酵性能的穩(wěn)定性、原料利用率至關(guān)重要。所以有必要通過(guò)發(fā)酵工藝的優(yōu)化尤其是培養(yǎng)基的優(yōu)化提高精氨酸產(chǎn)量、菌株發(fā)酵性能穩(wěn)定性、糖酸轉(zhuǎn)化率，降低生產(chǎn)成本。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所使用的菌株為Corynebacterium?crenatum?SYPA5-5，是本實(shí)驗(yàn)室篩選得到的高產(chǎn)精氨酸突變菌株。

本發(fā)明的目的在于提供一種優(yōu)化的用于L-精氨酸發(fā)酵生產(chǎn)的發(fā)酵工藝，該工藝控制簡(jiǎn)單，菌株發(fā)酵性能穩(wěn)定，L-精氨酸產(chǎn)量以及葡萄糖利用率得到顯著提高。

本發(fā)明的技術(shù)方案：利用優(yōu)化過(guò)的種子培養(yǎng)基培養(yǎng)發(fā)酵種子，所述的種子培養(yǎng)基成分為：葡萄糖50g/L，酵母粉10g/L，硫酸銨20g/L，磷酸二氫鉀1.5g/L，碳酸鈣1g/L；種子培養(yǎng)過(guò)程采用700mL帶擋板的三角瓶，培養(yǎng)溫度為30℃，搖床轉(zhuǎn)速160r/min，培養(yǎng)時(shí)間24h；培養(yǎng)好的種子接入優(yōu)化過(guò)的發(fā)酵培養(yǎng)基中，優(yōu)化過(guò)的發(fā)酵培養(yǎng)基成分為：葡萄糖170g/L，酵母粉8g/L，硫酸銨20g/L，磷酸二氫鉀1.5g/L，硫酸鎂0.5g/L；發(fā)酵過(guò)程溫度為30℃，發(fā)酵罐攪拌轉(zhuǎn)速600r/min，50％氨水控制pH7.0，通氣量3L/min，發(fā)酵至葡萄糖耗盡結(jié)束。

本發(fā)明的有益效果：利用本發(fā)明所提供的種子培養(yǎng)工藝，發(fā)酵種子生長(zhǎng)迅速且最終菌濃較大，接種發(fā)酵培養(yǎng)基后菌體生長(zhǎng)延滯期明顯縮短，顯著提高了精氨酸的發(fā)酵效率。利用本發(fā)明所提供的精氨酸發(fā)酵工藝，發(fā)酵培養(yǎng)基成分簡(jiǎn)單，無(wú)需添加維生素、氨基酸等微量元素，工藝控制簡(jiǎn)單，顯著提高了菌株發(fā)酵性能的穩(wěn)定性以及L-精氨酸的產(chǎn)量和葡萄糖的利用率。

具體實(shí)施方式：

對(duì)照實(shí)施例：種子培養(yǎng)基成分：葡萄糖30g/L，玉米漿20g/L，尿素1.5g/L，磷酸二氫鉀1g/L，硫酸銨20g/L，硫酸鎂0.5g/L；發(fā)酵培養(yǎng)基成分：葡萄糖120g/L，玉米漿40g/L，生物素8×10^-5g/L，組氨酸5×10^-4g/L，硫酸錳0.02g/L，硫酸銨20g/L，硫酸鎂0.5g/L，磷酸二氫鉀1.5g/L，硫酸亞鐵0.02g/L。種子培養(yǎng)過(guò)程采用普通250mL三角瓶，培養(yǎng)溫度為30℃，搖床轉(zhuǎn)速160r/min，培養(yǎng)時(shí)間14h；發(fā)酵過(guò)程溫度為30℃，發(fā)酵罐攪拌轉(zhuǎn)速600r/min，50％氨水控制pH7.0，通氣量3L/min，發(fā)酵至葡萄糖耗盡結(jié)束。發(fā)酵結(jié)束后L-精氨酸產(chǎn)量為33.4g/L，糖酸轉(zhuǎn)化率為28％。

實(shí)施例：種子培養(yǎng)基成分為：葡萄糖50g/L，酵母粉10g/L，硫酸銨20g/L，磷酸二氫鉀1.5g/L，碳酸鈣1g/L；發(fā)酵培養(yǎng)基成分為：葡萄糖170g/L，酵母粉8g/L，硫酸銨20g/L，磷酸二氫鉀1.5g/L，硫酸鎂0.5g/L。種子培養(yǎng)過(guò)程采用700mL帶擋板的三角瓶，培養(yǎng)溫度為30℃，搖床轉(zhuǎn)速160r/min，培養(yǎng)時(shí)間24h；發(fā)酵過(guò)程溫度為30℃，發(fā)酵罐攪拌轉(zhuǎn)速600r/min，50％氨水控制pH7.0，通氣量3L/min，發(fā)酵至葡萄糖耗盡結(jié)束。發(fā)酵結(jié)束后L-精氨酸產(chǎn)量為56.3g/L，糖酸轉(zhuǎn)化率為32％。