高密度發(fā)酵生產(chǎn)聚蘋(píng)果酸的方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種高密度發(fā)酵生產(chǎn)聚蘋(píng)果酸的方法，屬于微生物發(fā)酵領(lǐng)域。所述高密度發(fā)酵生產(chǎn)聚蘋(píng)果酸的方法是通過(guò)兩階段調(diào)控pH和溶氧，第一階段使菌體大量生長(zhǎng)，；第二階段改變pH和溶氧，使聚蘋(píng)果酸大量積累。本發(fā)明提供了一種生產(chǎn)聚蘋(píng)果酸的方法，操作簡(jiǎn)單，效果明顯，既縮短了發(fā)酵周期，又大大提高了聚蘋(píng)果酸的生產(chǎn)效率；高密度發(fā)酵采用兩階段工藝,一方面可以減少菌體培養(yǎng)階段的設(shè)備規(guī)模,節(jié)省大型發(fā)酵罐在發(fā)酵過(guò)程中的功率消耗和能量消耗,另一方面可以提高細(xì)胞培養(yǎng)和聚蘋(píng)合成的生產(chǎn)強(qiáng)度,使生產(chǎn)過(guò)程達(dá)到節(jié)能降耗的目的。
【專(zhuān)利說(shuō)明】高密度發(fā)酵生產(chǎn)聚蘋(píng)果酸的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于微生物發(fā)酵領(lǐng)域，具體涉及一種高密度發(fā)酵生產(chǎn)聚蘋(píng)果酸的方法，特別涉及一種兩階段調(diào)控PH和溶氧來(lái)生產(chǎn)聚蘋(píng)果酸的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)在，大部分合成高分子是石油化學(xué)產(chǎn)品，對(duì)環(huán)境產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。而隨著人們環(huán)境保護(hù)知識(shí)的積累，引起了傳統(tǒng)的不可降解高分子生產(chǎn)的改變。目前，人們關(guān)注的重點(diǎn)是環(huán)境友好型的生物可降解高分子，這些高分子聚合物的生產(chǎn)有利于節(jié)約能源和資源，從而減緩溫室效應(yīng)，發(fā)展生態(tài)協(xié)調(diào)的工藝過(guò)程和產(chǎn)品。
[0003]聚蘋(píng)果酸(聚羥基丁二酸酯，Poly malic acid或Poly malate,簡(jiǎn)稱(chēng)為PMLA)是以蘋(píng)果酸為唯一單體合成的均聚高分子聚合物。蘋(píng)果酸是一種含有羥基的二羧酸，它是一種很好的食品添加劑，其水溶解性很強(qiáng)，在體內(nèi)主要參與三羧酸(TCA)循環(huán)。聚合時(shí)通過(guò)其羥基和羧基酯化連接而成為高分子化合物。蘋(píng)果酸含有兩個(gè)羧基和一個(gè)羥基，其相互酯化的產(chǎn)物主要有三種，即α型、β型、Y型PMLA，唯一存在于人體內(nèi)的只有β型PMLA (結(jié)
構(gòu)如下圖)。
[0004]
【權(quán)利要求】
1.一種高密度發(fā)酵生產(chǎn)聚蘋(píng)果酸的方法，通過(guò)兩階段調(diào)控pH和溶氧，第一階段使菌體大量生長(zhǎng)；第二階段改變PH和溶氧，使聚蘋(píng)果酸大量合成積累，具體包括如下步驟: (1)將出菌株活化培養(yǎng)后，制得種子液； (2)將所得種子液以10%(v/v)的量接于5L發(fā)酵罐中進(jìn)行發(fā)酵培養(yǎng)，根據(jù)菌體OD6c?值對(duì)PH和溶氧進(jìn)行調(diào)控: 第一階段發(fā)酵:當(dāng)菌體OD6tltl < 0.7 (種子干重小于15g/L)時(shí)，將溶氧降至55-65%，與攪拌串聯(lián)，使溶氧維持至50-60%之間，同時(shí)用鹽酸和氫氧化鈉調(diào)控pH至6.0-7.0 ； 第二階段發(fā)酵:當(dāng)菌體OD6tltl ^ 0.7(種子干重大于或等于15g/L)時(shí)，將溶氧降至30-35%之間，溫度25°C，同時(shí)用鹽酸和氫氧化鈉調(diào)控pH至4.8-5.2之間，發(fā)酵96-120小時(shí)； 所述鹽酸濃度為3mol/L，氫氧化鈉濃度為3mol/L ； (3)每隔8小時(shí)取樣記錄測(cè)定各項(xiàng)指標(biāo):pH、溶氧、菌體干重、發(fā)酵液殘?zhí)?、聚蘋(píng)果酸產(chǎn)量。
2.如權(quán)利要求1所述的高密度發(fā)酵生產(chǎn)聚蘋(píng)果酸的方法，其特征在于，所述種子培養(yǎng)基組成為:鹿糖140g/L、酵母膏3g/L、硫酸銨lg/L、丁二酸2g/L、玉米衆(zhòng)lg/L、K2C030.4g/L、MgSO4.7Η200.lg/L、KH2PO4lg/L、ZnSO4.7H200.05g/L，其余為水，ρΗ7.0。
3.如權(quán)利要求1所述的高密度發(fā)酵生產(chǎn)聚蘋(píng)果酸的方法，其特征在于，將所得種子液以10%(ν/ν)的量接于5L發(fā)酵罐中進(jìn)行發(fā)酵培養(yǎng)，根據(jù)菌體0D_值對(duì)pH和溶氧進(jìn)行調(diào)控: 第一階段發(fā)酵:當(dāng)菌體OD6tltl為0.63時(shí)，將溶氧降至62%，與攪拌串聯(lián)，使溶氧維持在58%，同時(shí)用鹽酸和氫氧化鈉調(diào)控pH至6.0 ; 第二階段發(fā)酵:當(dāng)菌體0D_為0.72時(shí)，將溶氧降至35%，溫度25°C，同時(shí)用鹽酸和氫氧化鈉調(diào)控pH至4.9，發(fā)酵112小時(shí)； 所述鹽酸濃度為3mol/L，氫氧化鈉濃度為3mol/L。
4.如權(quán)利要求1所述的高密度發(fā)酵生產(chǎn)聚蘋(píng)果酸的方法，其特征在于，將所得種子液以10%(v/v)的量接于5L發(fā)酵罐中進(jìn)行發(fā)酵培養(yǎng)，根據(jù)菌體0D_值對(duì)pH和溶氧進(jìn)行調(diào)控: 第一階段發(fā)酵:當(dāng)菌體OD6tltl為0.69時(shí)，將溶氧降至65%，與攪拌串聯(lián)，使溶氧維持在60%，同時(shí)用鹽酸和氫氧化鈉調(diào)控pH至6.5 ; 第二階段發(fā)酵:當(dāng)菌體0D_為0.71時(shí)，將溶氧降至35%，溫度25°C，同時(shí)用鹽酸和氫氧化鈉調(diào)控pH至5.2，發(fā)酵120小時(shí)； 所述鹽酸濃度為3mol/L，氫氧化鈉濃度為3mol/L。
5.如權(quán)利要求1所述的高密度發(fā)酵生產(chǎn)聚蘋(píng)果酸的方法，其特征在于，將所得種子液以10%(v/v)的量接于5L發(fā)酵罐中進(jìn)行發(fā)酵培養(yǎng)，根據(jù)菌體0D_值對(duì)pH和溶氧進(jìn)行調(diào)控: 第一階段發(fā)酵:當(dāng)菌體OD6tltl為0.65時(shí)，將溶氧降至60%，與攪拌串聯(lián)，使溶氧維持在55%，同時(shí)用鹽酸和氫氧化鈉調(diào)控pH至6.8 ; 第二階段發(fā)酵:當(dāng)菌體0D_為0.75時(shí)，將溶氧降至32%，溫度25°C，同時(shí)用鹽酸和氫氧化鈉調(diào)控pH至5.0，發(fā)酵104小時(shí)； 所述鹽酸濃度為3mol/L，氫氧化鈉濃度為3mol/L。
【文檔編號(hào)】C12R1/645GK103740774SQ201310749381
【公開(kāi)日】2014年4月23日 申請(qǐng)日期:2013年12月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月25日
【發(fā)明者】喬長(zhǎng)晟, 宋玉民, 范栩嘉, 郝華旋 申請(qǐng)人:天津北洋百川生物技術(shù)有限公司