[發明專利]一種利用空氣壓力脈動固體發酵生產γ-聚谷氨酸的方法

有效

• 申請號: 201710364779.9
• 申請日: 2017-05-22
• 公開（公告）號: CN107022581B
• 公開（公告）日: 2020-08-14
• 發明（設計）人: 鄒水洋;鐘凱凱;陳雯
• 申請（專利權）人: 東莞理工學院
• 主分類號: C12P13/02
• 分類號: C12P13/02
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 潘俊達

本發明屬于微生物發酵技術領域，尤其涉及一種利用空氣壓力脈動固體發酵生產γ?聚谷氨酸的方法，包括以下步驟：（1）種子液的制備；（2）固體發酵培養液的制備；（3）接種培養；（4）產物的提取和純化。相對于現有技術，本發明有益效果在于：1）本發明中枯草桿菌的生長繁殖速度遠高于常規靜態固體發酵工藝，其最終生物量約為常規靜態固體發酵的4~6倍，而且由于微生物數量的優勢，使其發酵過程更為劇烈，對底物的利用也就更加徹底；2）本發明方法在優化的壓力脈動條件下，其發酵周期比常規靜態固體發酵周期縮短10~16h，γ?聚谷氨酸產量提高30%~50%，效率高、操作簡單、有良好的應用前景。

技術領域

本發明屬于微生物發酵技術領域，尤其涉及一種利用空氣壓力脈動固體發酵生產γ-聚谷氨酸的方法。

背景技術

γ-聚谷氨酸是由L-谷氨酸、D-谷氨酸通過γ-酰胺鍵結合形成的一種高分子氨基酸聚合物，具有極佳的成膜性、成纖維性、阻氧性、可塑性、保濕性和可生物降解等獨特理化和生物學特性，因而具有增稠、乳化、凝膠、成膜、保濕等功能，是一種新型的對人體和環境無毒害的生物相容性天然高分子化合物。

微生物發酵法是目前生產γ-聚谷氨酸主要方法，基本過程是選用能大量產生γ-聚谷氨酸的菌種（如枯草桿菌、地衣芽孢桿菌），為其提供合適的生長環境，滿足其發酵過程的營養條件，從而在發酵基質中生產γ-聚谷氨酸，然后對發酵基質進行提取，經分離純化得到γ-聚谷氨酸產品。微生物發酵過程條件溫和，最終得到的γ-聚谷氨酸產品純度較高。

微生物發酵方式又分為液體發酵和固體發酵。在固體發酵過程中的發酵基質一直處于靜止狀態的發酵方式稱為常規靜態固體發酵，其發酵基質為攪拌均勻的混合物料，為菌種提供發酵過程中所需要的營養來源，如氮源、碳源、水、無機物等。常規靜態固體發酵的操作流程簡單，產品產量高、成本低，主要反映在以下幾個方面：一、發酵基質可以是農業殘渣，故原料成本低；二、發酵菌種的生長狀態更接近于自然狀態；三、發酵過程少有廢料產生，對環境污染小。常規靜態固體發酵雖然有許多優點，但也因為其自身的發酵性質、發酵過程中傳熱傳質不均勻、基料的溫度和濕度較難掌控等原因，導致其發酵周期長、產量低、效率低，這些使得常規靜態發酵在發展過程當中受到相當大的限制。正因為常規靜態固體發酵還有諸多問題沒有解決，發展新型生物反應器及其發酵工藝已成為研究熱點。

發明內容

本發明的目的在于：針對現有技術的不足，而提供一種利用空氣壓力脈動固體發酵生產γ-聚谷氨酸的方法，以縮短發酵周期，提高γ-聚谷氨酸產量。

為了實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種利用空氣壓力脈動固體發酵生產γ-聚谷氨酸的方法，包括以下步驟：

（1）種子液的制備：將枯草芽孢桿菌斜面菌種接種于已滅菌冷卻的液體種子培養基中，在30~40℃的搖瓶中培養18~36h，即得枯草芽孢桿菌種子液；根據接種的需要，該種子液可通過發酵罐擴大培養為二級種子液或三級種子液；

（2）固體發酵培養基的制備：將固體基料與營養液按照1:0.8~1:1.4的質量比分別投入壓力脈動固體發酵罐中并進行攪拌，攪拌均勻后，開啟高溫水蒸氣，在120~125℃的條件下進行高溫滅菌處理，處理時間為30~60min，即得固體發酵培養基；

（3）接種培養：開啟冷卻水和攪拌，當壓力脈動固體發酵罐的罐溫降至30~40℃時，將枯草芽孢桿菌種子液按發酵培養基重量的1%~6%的接種量接入壓力脈動固體發酵罐并進行攪拌，攪拌均勻后，在通風比、壓力脈動固體發酵罐的攪拌轉速和壓力脈動固體發酵罐的罐溫分別為0.1~0.8(v/v)、1~10r/min和30~40℃的條件下，進行空氣壓力脈動刺激培養14~28 h。之后取消空氣壓力脈動設置，在壓力脈動固體發酵罐的通風比、表壓、罐溫和攪拌轉速分別為0.1~0.6(v/v)、0.01~0.05MPa、30~40℃和1~10r/min的條件下繼續通風培養8~20h，即得固體培養物；