[發明專利]一種發酵生產L-苯丙氨酸的方法

在審

• 申請號: 202110873708.8
• 申請日: 2021-07-30
• 公開（公告）號: CN113801901A
• 公開（公告）日: 2021-12-17
• 發明（設計）人: 岳明瑞;謝沛;曹華杰;郭永勝
• 申請（專利權）人: 新泰市佳禾生物科技有限公司;汕頭市佳禾生物科技有限公司
• 主分類號: C12P13/22
• 分類號: C12P13/22;C12N1/21;C12N15/53;C12N15/54;C12N15/60;C12N15/61;C12N15/70;C12R1/19
• 代理公司: 濟南譽豐專利代理事務所(普通合伙企業) 37240
• 代理人: 薛鵬喜

本發明公開了一種發酵生產L?苯丙氨酸的方法，包括以下步驟：(1)將L?苯丙氨酸生產菌的種子液接種至發酵培養基中進行發酵培養，初始發酵溫度為35?37℃，攪拌轉速為200?400rpm，風量30?50L/min，罐壓0.05?0.1MPa，發酵過程中控制溶氧為15?35％；發酵培養4?6h后，加入IPTG進行誘導培養，誘導培養的溫度為35?37℃，控制溶氧為30?40％，誘導培養40?42h；培養過程中監測體系的殘糖含量，當體系的殘糖含量≤0.5g/L時開始補糖，通過流加葡糖糖溶液使體系中的葡萄糖濃度保持在0.5?1g/L；(2)將誘導培養后的培養物進行破菌處理，即生產得到含有L?苯丙氨酸的培養液。采用本發明的方法可以實現L?苯丙氨酸的工業化生產，并顯著提高了L?苯丙氨酸的產率。

技術領域

本發明涉及生物工程技術領域，具體涉及一種發酵生產L-苯丙氨酸的方法。

背景技術

L-苯丙氨酸(L-Phe)是人和動物體不能合成的8種必需氨基酸之一，廣泛應用于功能性食品、動物飼料和醫藥等行業。L-苯丙氨酸與L-天冬氨酸組成的二肽化合物阿斯巴甜，是一種高甜度、低熱量的甜味劑，在減肥飲料和食品領域中備受青睞，市場對于其原料L-苯丙氨酸的需求量也在快速增長。

L-苯丙氨酸主要由化學合成法、酶法、微生物發酵法等方法來生產，其中，化學合成法因其生產路線長、副產物多、且產物為消旋體不宜推廣使用；酶法主要是由化學合成的類氨基酸前體經過微生物細胞內酶系高效專一的催化合成L-苯丙氨酸，然而由于底物和酶等主要原料成本高以及來源有限，反應過程中酶穩定性差等缺點，酶法生產L-苯丙氨酸也受到嚴重制約；微生物發酵法是指利用微生物由碳源和氮源大量生產L-苯丙氨酸的一種方法，具有原料廉價易得、環境污染小、產物純度高等優點，目前已成為工業化生產L-苯丙氨酸的主要方法。

但是，L-苯丙氨酸的生物合成是最復雜的氨基酸合成途徑之一，L-苯丙氨酸等終產物對其合成代謝途徑的關鍵酶的酶活和/或酶的表達量具有強烈的反饋抑制或阻遏，使L-苯丙氨酸的過量積累受到限制。因此，通過微生物發酵法生產L-苯丙氨酸的難點在于：對途徑間的競爭抑制進行消除，或消除途徑內的反饋抑制。目前雖已有通過基因工程技術構建重組菌體提高或抑制關鍵酶表達，優化發酵過程的報道，但由于L-苯丙氨酸的合成代謝途徑復雜，涉及的酶類眾多，若各種酶的表達不能相互匹配，會導致中間代謝物的積累，對細胞造成毒性。而且，在實際工業化發酵生產中，由于放大效應而導致菌株生產性能的顯著下降，使得現有發酵生產L-苯丙氨酸的產率仍有待進一步提高。

發明內容

針對上述現有技術，本發明的目的是提供一種發酵生產L-苯丙氨酸的方法。采用本發明的方法可以實現L-苯丙氨酸的工業化生產，并顯著提高了L-苯丙氨酸的產率。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種發酵生產L-苯丙氨酸的方法，包括以下步驟：

(1)將L-苯丙氨酸生產菌的種子液接種至發酵培養基中進行發酵培養，初始發酵溫度為35-37℃，攪拌轉速為200-400rpm，風量30-50L/min，罐壓0.05-0.1MPa，發酵過程中控制溶氧(DO)為15-35％；

發酵培養4-6h后，加入IPTG進行誘導培養，誘導培養的溫度為35-37℃，控制溶氧(DO)為30-40％，誘導培養40-42h；

培養過程中監測體系的殘糖含量，當體系的殘糖含量≤0.5g/L時開始補糖，通過流加葡糖糖溶液使體系中的葡萄糖濃度保持在0.5-1g/L；

(2)將誘導培養后的培養物進行破菌處理，即生產得到含有L-苯丙氨酸的培養液。

優選的，步驟(1)中，所述L-苯丙氨酸生產菌由如下方法構建而成：