專利名稱：利用甜菜堿提高谷氨酸溫度敏感突變株發(fā)酵產(chǎn)酸率的制作方法
利用甜菜堿提高谷氨酸溫度敏感突變株發(fā)酵產(chǎn)酸率技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用甜菜堿提高谷氨酸溫度敏感型突變株發(fā)酵產(chǎn)率的新工藝，屬于發(fā)酵法生產(chǎn)氨基酸的技術(shù)領(lǐng)域。背景技術(shù)：
目前，全世界谷氨酸產(chǎn)量在200萬噸以上。2008年中國谷氨酸產(chǎn)量已達150萬噸，產(chǎn)量高居世界首位。我國已成為世界谷氨酸及味精生產(chǎn)中心。從技術(shù)上看，我國以淀粉為原料的生產(chǎn)工藝，其主要技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)已進入世界先進行列。由于技術(shù)水平不斷提高，生產(chǎn)成本大幅度下降。然而，我國的谷氨酸生產(chǎn)企業(yè)目前卻面臨著嚴(yán)峻的考驗一方面是市場容量不斷擴大，谷氨酸及味精出口量不斷增大，另一方面是在我國糧食短缺的現(xiàn)狀下，隨著原輔材料、能源價格的逐年上漲，相應(yīng)的谷氨酸生產(chǎn)成本也有較大的提高，造成谷氨酸生產(chǎn)利潤偏低。 目前我國發(fā)酵法生產(chǎn)L-谷氨酸的生產(chǎn)水平與國際同行業(yè)尚有差距。目前國際上采用低糖流加技術(shù)，以甘蔗糖蜜為原料強制發(fā)酵生產(chǎn)谷氨酸，產(chǎn)酸率達13% 15%，糖酸轉(zhuǎn)化率達50 % 60 % ;用淀粉水解糖強制發(fā)酵生產(chǎn)谷氨酸，產(chǎn)酸率達16 % ，糖酸轉(zhuǎn)化率達65% ;而我國味精行業(yè)目前多以淀粉水解糖或甜菜糖蜜為原料，采用生物素亞適量法發(fā)酵生產(chǎn)谷氨酸，平均產(chǎn)酸率10. 3%，平均糖酸轉(zhuǎn)化率58. 5% 。 采用谷氨酸溫度敏感突變株進行強制發(fā)酵，是目前國際上谷氨酸發(fā)酵的主流。由
于其發(fā)酵控制方式與我國現(xiàn)行的采用生物素亞適量法發(fā)酵生產(chǎn)谷氨酸的方式完全不同，在
利用其發(fā)酵生產(chǎn)谷氨酸時，不需要控制生物素亞適量，僅需通過物理方式(變換溫度)就可
完成谷氨酸生產(chǎn)菌由生長型細(xì)胞向產(chǎn)酸型細(xì)胞的轉(zhuǎn)變，從而避免了因原料的影響而造成產(chǎn)
酸不穩(wěn)定的現(xiàn)象，發(fā)酵穩(wěn)定且粗放，發(fā)酵周期短，設(shè)備利用率高。另外，由于在采用谷氨酸溫
度敏感突變株強制發(fā)酵過程中不存在生物素亞適量問題，生物素可以大過量，從而可以強
化體內(nèi)C02固定反應(yīng)，提高谷氨酸對糖的轉(zhuǎn)化率，達到高產(chǎn)酸、高轉(zhuǎn)化率的目的。 甜菜堿是在甜菜糖蜜中發(fā)現(xiàn)的季銨型生物堿，是細(xì)胞代謝中間產(chǎn)物，具有提供甲
基、調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)滲透壓、促進脂肪代謝和蛋白質(zhì)合成等作用。微生物細(xì)胞都需要穩(wěn)定的甲基
供體， 一般認(rèn)為細(xì)胞培養(yǎng)需要甲基供體。 甜菜堿的分子量不大，并有3個活性甲基，在分子內(nèi)部正負(fù)電荷也已得到中和，因此它是高效的甲基供體。因此，甜菜堿可作為細(xì)胞內(nèi)胱氨酸向蛋氨酸轉(zhuǎn)變的甲基供體，具有替代蛋氨酸的供甲基效能，因而具有節(jié)約蛋氨酸的作用，能使細(xì)胞中粗蛋白質(zhì)含量、RNA含量和RNA/DNA比率顯著升高。 甜菜堿作為細(xì)胞內(nèi)一種重要的滲透壓緩沖物質(zhì)，能防止細(xì)胞中離子濃度的激變。當(dāng)細(xì)胞內(nèi)滲透壓激變時，如外部滲透壓升高時，細(xì)胞開始產(chǎn)生或吸收甜菜堿以維持正常的滲透壓的平衡，同時防止細(xì)胞水分的流出和鹽分的入侵。
發(fā)明內(nèi)容:本發(fā)明采用在培養(yǎng)基中添加一定量的甜菜堿的方法來提高L-谷氨酸
溫度敏感突變株發(fā)酵生產(chǎn)過程的產(chǎn)率。此方法只需要在初始發(fā)酵培養(yǎng)基中添加適量的甜菜堿或磷酸鹽甜菜堿就可以實現(xiàn)L-谷氨酸產(chǎn)酸率的大幅提高，適合于工業(yè)化生產(chǎn)。
本發(fā)明的目的是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的 本發(fā)明提供的一種提高L-谷氨酸發(fā)酵產(chǎn)率的方法，其特征是利用現(xiàn)有谷氨酸溫
3度敏感突變株，在現(xiàn)有L-谷氨酸發(fā)酵培養(yǎng)基中添加甜菜堿或磷酸鹽甜菜堿，使其在培養(yǎng)基
中的濃度均為0. 01 10g/L，優(yōu)選0. 05 7. 5g/L，更優(yōu)選0. 1 15g/L。 本發(fā)明根據(jù)在谷氨酸溫度敏感突變株發(fā)酵過程中，甜菜堿可作為菌體甲基供體、
調(diào)節(jié)菌體細(xì)胞內(nèi)滲透壓、促進細(xì)胞內(nèi)脂肪代謝和蛋白質(zhì)合成等，具有剌激菌體生長、促進
產(chǎn)酸等作用，因而可通過在L-谷氨酸發(fā)酵培養(yǎng)基中添加甜菜堿的方法提高谷氨酸生產(chǎn)菌
L-谷氨酸發(fā)酵產(chǎn)率。
具體實施方式
下面通過實施例對本發(fā)明作進一步的說明，所舉之例并不限制本發(fā)明的保護范圍 實施例1 : 采用的菌株為谷氨酸棒桿菌、黃色短桿菌等谷氨酸溫度敏感突變株；培養(yǎng)基為在現(xiàn)有普遍采用的發(fā)酵培養(yǎng)基[葡萄糖18%、玉米漿2%、1%504*711200. 15%、K2HP04 0 . 45%、MnS04 0 . 00 0 3%、 FeS04 0 . 00 0 3%、 VB1 0. 00004% ]中添加0. lg/L甜菜堿；培養(yǎng)方法將菌種接入種子培養(yǎng)基[葡萄糖2. 5%、玉米漿3%、 K2HP04 3H20 0. 3%、 MgS04 7H20 0. 1%、0. 0002%、FeS04 0 . 00 0 2%、VB1 0. 00002% ，尿素0. 055% ]中，接種量為10X;在30。C、pH為7. 0和溶氧為20%條件下于5L自動控制發(fā)酵罐中培養(yǎng)12h至對數(shù)期，按10%的接種量接入含有發(fā)酵培養(yǎng)基的30L自動控制發(fā)酵罐中，控制初始培養(yǎng)溫度為30°C，當(dāng)發(fā)酵液稀釋20倍濃度0062。 值為0. 35時，在5分鐘內(nèi)提高溫度至37t:培養(yǎng)，通入適當(dāng)空氣，調(diào)節(jié)適當(dāng)攪拌轉(zhuǎn)速，采用分階段供氧模式控制溶氧0 10h為20 % ， 10 32h為5 % ，通過自動流加氨水控制pH在7. 0 7. 2，通過流加適量泡敵消泡，并通過流加濃度為800g/L的葡萄糖溶液將殘?zhí)强刂圃?.5%，發(fā)酵至32h停止。放罐時，L-谷氨酸的產(chǎn)量為195. Og/L，糖酸轉(zhuǎn)化率為61.5%。分別比對照實驗(L-谷氨酸產(chǎn)量為180. 0g/L，糖酸轉(zhuǎn)化率為60.0X)提高了8. 3%和2. 5%。
實施例2: 采用的菌株為谷氨酸棒桿菌、黃色短桿菌等谷氨酸溫度敏感突變株；培養(yǎng)基為在現(xiàn)有普遍采用的發(fā)酵培養(yǎng)基(同實施例1)中添加2. Og/L甜菜堿；培養(yǎng)方法同實施例1。放罐時，L-谷氨酸的產(chǎn)量為207. 0g/L，糖酸轉(zhuǎn)化率為63.6X，分別比對照實驗(L-谷氨酸產(chǎn)量為180. Og/L，糖酸轉(zhuǎn)化率為60.0% )提高了 15.0%和6.0%。
實施例3: 采用的菌株為谷氨酸棒桿菌、黃色短桿菌等谷氨酸溫度敏感突變株；培養(yǎng)基為在現(xiàn)有普遍采用的發(fā)酵培養(yǎng)基(同實施例1)中添加7. 5g/L甜菜堿；培養(yǎng)方法同實施例1。放罐時，L-谷氨酸的產(chǎn)量為214. 3g/L，糖酸轉(zhuǎn)化率為63.9%，分別比對照實驗(L-谷氨酸產(chǎn)量為180. Og/L，糖酸轉(zhuǎn)化率為60. 0% )提高了 19. 1%和6. 5%。
實施例4: 采用的菌株為谷氨酸棒桿菌、黃色短桿菌等谷氨酸溫度敏感突變株；培養(yǎng)基為在現(xiàn)有普遍采用的發(fā)酵培養(yǎng)基(同實施例1)中添加15g/L甜菜堿；培養(yǎng)方法同實施例1。放罐時，L-谷氨酸的產(chǎn)量為205. 0g/L，糖酸轉(zhuǎn)化率為61.7X，分別比對照實驗(L-谷氨酸產(chǎn)量為180. Og/L，糖酸轉(zhuǎn)化率為60.0% )提高了 13. 9%和2.8%。
權(quán)利要求
一種提高L-谷氨酸發(fā)酵產(chǎn)率的新工藝，其主要步驟為采用谷氨酸溫度敏感突變株經(jīng)發(fā)酵獲得L-谷氨酸，其特征在于，在現(xiàn)有發(fā)酵培養(yǎng)基中添加甜菜堿或磷酸鹽甜菜堿，使其在培養(yǎng)基中的濃度均為0.01～15g/L。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是其中所說的甜菜堿的濃度為0. 05 7. 5g/L。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是其中所說的甜菜堿的濃度為0. 1 15g/L。
全文摘要
一種利用甜菜堿提高谷氨酸溫度敏感突變株發(fā)酵產(chǎn)酸率的新工藝。本發(fā)明涉及一種利用溫度敏感突變株發(fā)酵生產(chǎn)L-谷氨酸的改進方法。本發(fā)明根據(jù)甜菜堿在谷氨酸發(fā)酵過程中具有提供甲基、調(diào)節(jié)菌體細(xì)胞內(nèi)滲透壓、促進菌體脂肪代謝和蛋白質(zhì)合成等作用，可提高菌體內(nèi)酶活，促進菌體生長，實現(xiàn)谷氨酸在發(fā)酵液中的更大程度蓄積從而提高產(chǎn)率的原理，采用在發(fā)酵培養(yǎng)基中添加甜菜堿或磷酸鹽甜菜堿的方法，來有效提高L-谷氨酸發(fā)酵產(chǎn)率。
文檔編號C12R1/13GK101705262SQ20091022894
公開日2010年5月12日 申請日期2009年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月3日 公開號200910228945.8
發(fā)明者劉淑云, 徐慶陽, 謝希賢, 陳寧, 魏偉 申請人:天津科技大學(xué) 被以下專利引用 (1),