[發明專利]一種植酸酶的工業發酵方法

在審

• 申請號: 201710989549.1
• 申請日: 2017-10-20
• 公開（公告）號: CN107586765A
• 公開（公告）日: 2018-01-16
• 發明（設計）人: 付振山;趙士輝;黃興義;王淑華
• 申請（專利權）人: 山東奧博生物科技有限公司
• 主分類號: C12N9/16
• 分類號: C12N9/16;C12R1/84
• 代理公司: 濟南日新專利代理事務所37224
• 代理人: 劉亞寧

技術領域

本發明涉及發酵工程領域，具體地說，涉及一種植酸酶的工業發酵方法。

背景技術

植酸(Phytate,Phytic,IP6)又稱為肌醇六磷酸脂，含有6個磷酸基團，是飼料中磷的重要貯存形式。植酸的分子式是C₆H₁₈O₂₄P₆，分子量是660.09。植酸酶(Phytase)能夠催化植酸及植酸鹽水解成肌醇與磷酸(或磷酸鹽)。

植酸主要以植酸鈣鎂鉀鹽的形式廣泛存在于植物種子內，也存在于動物有核紅細胞內，在土壤、植物以及微生物分泌到胞外的酶中都發現有植酸酶的存在。因此，植酸酶對于自然環境中磷的代謝循環有著重要的作用。另外，植酸對絕大多數金屬離子都有極強絡合能力，絡合力與EDTA相似。通常情況下，植酸中的磷酸酯鍵是非常穩定的，對于植酸的降解一般有兩種方法，一是化學方法，但利用化學方法來降解植酸是極其困難的；另外一種方法是酶解法，目前已知的能夠有效降解植酸的酶只有植酸酶。

單胃動物體內缺乏分解植酸的植酸酶，以植酸形式存在的磷很難被動物吸收利用而帶來以下幾個問題：第一，植酸在飼料中存在具有抗營養作用，植酸磷本身難于被豬禽和水產動物自身的消化道水解利用；植酸在動物胃腸道的消化過程中會與多種金屬離子和蛋白質結合，形成不溶性的復合物，使一些消化酶的作用受到抑制，使得飼料中的礦物元素和其他營養物質的消化率大大降低。第二，為了滿足動物對磷的需要，必須在飼料中添加無機磷酸鹽。這樣不僅大大增加了飼料生產的成本，而且大量不被動物利用的磷直接排出體外，造成磷源的浪費及嚴重的環境問題。因此，飼料中添加植酸酶，不僅可以提高動物對飼料中植酸磷的利用率，減少磷對環境的污染，還可以降低植酸磷的抗營養作用。

通過基因工程手段使植酸酶基因在重組菌株中高效表達是植酸酶得以大規模廉價生產的有效途徑。目前，植酸酶的生產主要依靠真菌、細菌的微生物發酵。它們生產的組氨酸酸性磷酸酶類(HAP)植酸酶，因其最適pH偏酸和比活高等特點，可以顯著的提高雞和豬的生長性能。傳統的植酸酶的工業發酵，常采用發酵、補料發酵、甲醇誘導，存在發酵工藝陳舊，成本高而效益低等問題。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術的不足，提供一種植酸酶的工業發酵方法。

本發明采用的技術方案如下。

一種植酸酶的工業發酵方法，其特征在于所述方法包括如下步驟。

步驟1：一級發酵罐發酵

在一級發酵罐中裝入一級發酵培養基和聚醚改性硅消泡劑，發酵培養基和聚醚改性硅消泡劑的體積比為6000-8500：1；對發酵培養基加熱，使發酵培養基溫度上升至121-123℃，保持罐壓1.1-1.4MPa，滅菌25-40min；滅菌結束后，對一級發酵罐中的發酵培養基進行冷卻，當溫度降至30-35℃時，將發酵種子液以體積比為5-10％的接種量移種到一級發酵罐中擴大培養，向發酵罐中補加微量元素溶液，并用氨水調節發酵液的pH值為4.8-5.0，微量元素溶液和發酵培養基的體積比為1：20-25；發酵種子液接種量為1.5-2％；一級發酵罐轉速為180-200rpm；培養溫度為29-32℃；當一級發酵罐中的發酵液的殘糖低于3-4g/L或者濕重≥60-65g/L時，停止；通風量，0-6h為40-45m³/h，6h-結束為60-70m³/h；一級發酵罐罐壓控制在0.03-0.08Mpa。所述微量元素溶液為體積比為0.8-1.2％的PTM1的水溶液。

步驟2：二級發酵罐發酵

在二級發酵罐中裝入二級發酵培養基和聚醚改性硅消泡劑，發酵培養基和聚醚改性硅消泡劑的體積比為6000-8500：1；對發酵培養基加熱，使發酵培養基溫度上升至121-123℃，保持罐壓1.1-1.4MPa，滅菌25-40min；滅菌結束后，對二級發酵罐中的發酵培養基進行冷卻，當溫度降至30-35℃時，將一級發酵罐培養的菌體以體積比為10-15％的接種量移種到二級發酵罐中擴大培養，二級發酵罐培養為恒溫培養，培養溫度為29-32℃，二級發酵罐轉速為180-200rpm，當二級發酵罐中的發酵液的濕重≥80g/L時停止；通風量，0-6h為500-600m³/h，6h-結束為800-1000m³/h；所述二級發酵罐培養過程中發酵液的pH為4.5-4.7；二級發酵罐罐壓控制在0.03-0.08Mpa。

步驟3：高密度發酵