[發(fā)明專利]一種酪氨酸循環(huán)發(fā)酵和分離提取方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911302386.0
• 申請日: 2019-12-17
• 公開（公告）號: CN111073917A
• 公開（公告）日: 2020-04-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 徐慶陽;李國華;李燕軍;張成林;馬倩;謝希賢;范曉光;陳寧
• 申請（專利權(quán)）人: 天津科技大學(xué)
• 主分類號: C12P13/22
• 分類號: C12P13/22;C07C227/40;C07C227/42;C07C229/36
• 代理公司: 天津市三利專利商標(biāo)代理有限公司 12107
• 代理人: 李蕊

本發(fā)明提供了一種酪氨酸循環(huán)發(fā)酵和分離提取方法，首先發(fā)酵獲得酪氨酸發(fā)酵液，然后經(jīng)過兩級低速離心分離大部分酪氨酸晶體和菌液，菌液經(jīng)高速離心或陶瓷膜過濾濃縮，濃縮后的菌體接種到另一個發(fā)酵罐中，進(jìn)行新一批的發(fā)酵。該方法在初步分離出大部分酪氨酸產(chǎn)品晶體的同時，菌體得到循環(huán)使用，提高了設(shè)備利用率和生產(chǎn)效率，壓縮了非生產(chǎn)時間，節(jié)約了能源資源。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種氨基酸的提取方法，尤其是一種酪氨酸循環(huán)發(fā)酵和分離提取方法。

背景技術(shù)

L-酪氨酸(L-tyrosine；L-Tyr)的化學(xué)名稱為L-2-氨基-3-對羥苯基丙酸，它是一種含有酚羥基的芳香族極性α-氨基酸，為白色結(jié)晶性粉末，從水中結(jié)晶為針狀或片狀體。相對密度1.456(20℃)，等電點(diǎn)5.66，水溶解性0.45g/L(25℃)，在食品、醫(yī)藥和化工等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用。工業(yè)上通常是使用蛋白水解法和酶法來進(jìn)行酪氨酸的生產(chǎn)，但這些方法具有很多缺點(diǎn)，如原料來源有限、穩(wěn)定性差、工藝繁瑣、產(chǎn)品成分復(fù)雜等。微生物發(fā)酵法生產(chǎn)酪氨酸具有成本低、工藝相對簡單可控等優(yōu)勢，但目前還沒有成熟的發(fā)酵法生產(chǎn)技術(shù)來進(jìn)行大規(guī)模的酪氨酸工業(yè)化生產(chǎn)，且酪氨酸發(fā)酵方法和提取方法方面也處于不成熟狀態(tài)。

循環(huán)發(fā)酵可以利用上一批發(fā)酵培養(yǎng)培養(yǎng)的菌體，接種新的發(fā)酵培養(yǎng)基在合適條件下，進(jìn)行下一批發(fā)酵的技術(shù)。循環(huán)發(fā)酵技術(shù)的運(yùn)用可省略下一批發(fā)酵的種子培養(yǎng)過程、縮短下一批發(fā)酵階段從延滯期到穩(wěn)定期時間，不僅節(jié)約時間成本還節(jié)約了能源資源，壓縮生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率。

利用專利：一種L-酪氨酸基因工程菌及其生產(chǎn)L-酪氨酸的方法(申請?zhí)朇N201810963798.8)中所述的菌種和方法進(jìn)行發(fā)酵實(shí)驗(yàn)，可知酪氨酸發(fā)酵過程屬于非生長偶聯(lián)型，即酪氨酸在菌體到達(dá)穩(wěn)定器后才開始大量合成，循環(huán)發(fā)酵能縮短菌體的培養(yǎng)時間，快速到達(dá)穩(wěn)定期；同時由于酪氨酸溶解度非常低，當(dāng)酪氨酸被大量合成時在發(fā)酵液中積累并大量結(jié)晶，利用晶體和菌液的密度差，通過離心技術(shù)使晶體和菌液的初步分離，完成酪氨酸產(chǎn)品的初步分離提取；菌液中的菌體可以通過離心法或膜過濾的方式進(jìn)行濃縮，并去除部分菌液中的鹽酸等有毒有害物質(zhì)，使下一批發(fā)酵中接入健康安全的菌體種子。因此循環(huán)發(fā)酵對于提高酪氨酸生產(chǎn)效率有很大應(yīng)用潛力。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種酪氨酸循環(huán)發(fā)酵和分離提取方法，實(shí)現(xiàn)菌體循環(huán)利用。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種酪氨酸循環(huán)發(fā)酵和分離提取方法，包括以下步驟：

(1)進(jìn)行種子培養(yǎng)和發(fā)酵，發(fā)酵結(jié)束后，獲得酪氨酸發(fā)酵液，所述種子培養(yǎng)和發(fā)酵方法采用申請?zhí)朇N201810963798.8中一種L-酪氨酸基因工程菌及其生產(chǎn)L-酪氨酸的方法中所述的菌種和方法進(jìn)行，發(fā)酵在一號發(fā)酵罐中進(jìn)行；

(2)將步驟(1)獲得的發(fā)酵液從一號發(fā)酵罐經(jīng)離心泵進(jìn)入一級低速碟片式離心機(jī)進(jìn)行一級低速離心，分離晶體和菌液，使用碟片式離心機(jī)為噴嘴型；

(3)將步驟(2)得到的菌液經(jīng)離心泵進(jìn)入二級碟片式離心機(jī)進(jìn)行二級低速離心，進(jìn)一步分離菌液中的晶體，離心條件與步驟(2)一致；鑒于二級低速離心后菌液中酪氨酸晶體量已非常少，出于成本考慮，不再進(jìn)一步分離；

(4)將步驟(3)得到的菌液泵入高速碟片式離心機(jī)或陶瓷膜過濾組件進(jìn)行濃縮，濃縮方法采用離心法或陶瓷膜過濾法；濃縮的目的：除去因長時間發(fā)酵培養(yǎng)殘留在菌液中的鹽酸等有害物質(zhì)，減少原培養(yǎng)基成分對下一批發(fā)酵培養(yǎng)基的影響；

(5)將步驟(4)濃縮后的菌體接入含有發(fā)酵培養(yǎng)基的二號發(fā)酵罐中，進(jìn)行下一批發(fā)酵，發(fā)酵方法與步驟(1)相同。

優(yōu)選的，上述酪氨酸循環(huán)發(fā)酵和分離提取方法,所述步驟(1)發(fā)酵結(jié)束終點(diǎn)的判定標(biāo)準(zhǔn)為產(chǎn)酸速率0.25-1g/L/h，若高于該標(biāo)準(zhǔn)則引起該批次發(fā)酵不充分，造成生產(chǎn)效率下降，若低于該標(biāo)準(zhǔn)，則造成菌體老化，對下一輪發(fā)酵產(chǎn)生不利影響。