[發明專利]一種基于耗氨量的葡萄糖補料控制方法

在審

• 申請號: 202010212285.0
• 申請日: 2020-03-24
• 公開（公告）號: CN111334618A
• 公開（公告）日: 2020-06-26
• 發明（設計）人: 呂奎;霍星宇;戴京京;許慧;丁健;陳鵬程
• 申請（專利權）人: 江南大學
• 主分類號: C12Q3/00
• 分類號: C12Q3/00;C12P13/14
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產權代理有限公司 23211
• 代理人: 林娟

本發明公開了一種基于耗氨量的葡萄糖補料控制方法，屬于生物技術領域。本發明提供了一種基于耗氨量的葡萄糖補料控制方法，此方法將發酵生產谷氨酸過程中的耗糖量和耗氨量進行關聯，通過檢測耗氨量控制發酵產酸期發酵培養基中葡萄糖的流加量，進而大大提高發酵生產谷氨酸的產量；利用此方法將嗜乙酰乙酸棒桿菌基因工程菌接種至10L發酵罐中發酵35h，即可使發酵液中谷氨酸的產量高達115g/L。

技術領域

本發明涉及一種基于耗氨量的葡萄糖補料控制方法，屬于生物技術領域。

背景技術

谷氨酸是一種酸性氨基酸，分子內含兩個羧基，化學名稱為α-氨基戊二酸。谷氨酸是里索遜1856年發現的，為無色晶體，有鮮味，微溶于水，溶于鹽酸溶液，等電點3.22。谷氨酸大量存在于谷類蛋白質中，動物腦中含量也較多。谷氨酸在生物體內的蛋白質代謝過程中占重要地位，參與動物、植物和微生物中的許多重要化學反應。

醫學上，谷氨酸主要用于治療肝性昏迷以及改善兒童智力發育。食品工業上，谷氨酸具可作為調味劑應用于食品行業。除此以外，谷氨酸還可用于合成表面活性劑，在化妝品領域具有重要的應用。

過去主要依靠蛋白水解法和化學合成法生產谷氨酸，現由于與蛋白水解法和化學合成法相比，利用微生物發酵法生產谷氨酸具有環境友好、條件溫和、成本低和易于工業化生產等優勢，因此，工業上已改用微生物發酵法大規模生產谷氨酸。

但是，現有的微生物發酵法仍具有一定缺陷，其中，產量低是限制谷氨酸的工業化生產進程的缺陷之一。例如，劉苗將改組菌株F343接種至發酵培養基中發酵40h，僅可使發酵液中谷氨酸的產量達78g/L(具體可見參考文獻：劉苗.應用基因組改組技術選育耐高溫谷氨酸生產菌[D].劉苗.江南大學.2009(05))；姚輝將谷氨酸棒桿菌S9114接種至發酵培養基中通過優化培養基中生物素的濃度發酵30h，僅可使搖瓶發酵液中谷氨酸的產量達82g/L(具體可見參考文獻：谷氨酸棒桿菌S9114的發酵優化及生物素對谷氨酸發酵的調控[D].姚輝.江南大學.2013)。因此，急需找到一種提高發酵生產谷氨酸的產量的方法以克服現有微生物發酵法存在的缺陷。

發明內容

[技術問題]

本發明要解決的技術問題是提供一種提高發酵生產谷氨酸的產量的方法。

[技術方案]

為解決上述技術問題，本發明提供了一種基于耗氨量的葡萄糖補料控制方法，將谷氨酸生產菌株接種至發酵培養基中進行發酵，待發酵產酸期開始后，將耗糖量和耗氨量進行關聯，根據耗氨量在發酵培養基中流加葡萄糖。

在本發明的一種實施方式中，將谷氨酸生產菌株接種至發酵培養基中進行發酵，待發酵產酸期開始后，以發酵4～5min作為一個控制周期，每個控制周期內先根據公式Y＝6.0457X-2.4673計算出該控制周期內葡萄糖的消耗量，再根據公式和計算出該控制周期內葡萄糖的理論流加量，最后在發酵培養基中流加葡萄糖；

公式Y＝6.0457X-2.4673中，Y是正常發酵產酸期葡萄糖消耗量，X是正常發酵產酸期氨消耗量；

公式和中，S(k)是發酵k時刻的葡萄糖濃度，單位為g/L，S(k+1)是發酵k+1時刻的葡萄糖濃度，單位為g/L，V是發酵液體積，單位為L，S_F是葡萄糖流加溶液濃度，單位為g/L，L(k)是k到k+1間隔內，葡萄糖的實際流加量，單位為L，G(k)是k到k+1間隔內，葡萄糖的實際消耗量，單位為g，是k到k+1間隔內，葡萄糖的理論流加量，單位為L；

以發酵k時刻到發酵k+1時刻作為一個發酵周期，計算這一控制周期內葡萄糖的理論流加量時，先假定k+1時刻的S(k+1)要達到設定值則然后將S(k+1)代入葡萄糖物料平衡關系式中，即可求解得到

在本發明的一種實施方式中，所述葡萄糖以葡萄糖溶液的形式流加至發酵培養基中。