本發(fā)明涉及一種ε-聚賴氨酸的生產(chǎn)方法，屬于微生物發(fā)酵技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

ε-聚賴氨酸是由25到30個(gè)人體必需氨基酸聚賴氨酸單體組成的多肽。聚賴氨酸是由一個(gè)賴氨酸單體的α-羥基和一個(gè)賴氨酸單體的ε-氨基脫水縮合形成肽鍵。ε-聚賴氨酸具有良好的熱穩(wěn)定性，經(jīng)過高溫處理的ε-聚賴氨酸仍具有抗菌性；抗菌譜廣，能抑制革蘭氏陽性菌，革蘭氏陰性菌和一部分病原體的生長繁殖；易溶于水；分解產(chǎn)物為賴氨酸，是人體必需氨基酸之一，具有良好的安全性。

ε-聚賴氨酸工業(yè)化生產(chǎn)采取發(fā)酵法。通過放線菌，如白色鏈霉菌或北里孢菌好氧發(fā)酵得到ε-聚賴氨酸發(fā)酵液，再通過進(jìn)一步的分離，提純，濃縮和干燥，得到ε-聚賴氨酸或ε-聚賴氨酸鹽酸鹽?，F(xiàn)有工業(yè)化發(fā)酵工藝雖然經(jīng)過多年的改良，但發(fā)酵周期仍然很長，影響了工業(yè)化生產(chǎn)的效率，同時(shí)增加了成本。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種ε-聚賴氨酸的生產(chǎn)方法，可縮短發(fā)酵周期，提高工業(yè)化效率，提高收率，降低成本。

本發(fā)明采用的具體方案如下。

一種ε-聚賴氨酸的生產(chǎn)方法，是以北里孢菌為菌種，經(jīng)種子培養(yǎng)和發(fā)酵培養(yǎng)；其中發(fā)酵培養(yǎng)基中含有鐵源。

所述鐵源選自feso4或者硅藻土，優(yōu)選硅藻土。硅藻土中含有鐵離子，可促進(jìn)發(fā)酵；且發(fā)酵完成后，還可利用硅藻土的吸附作用提高過濾效率。

所述發(fā)酵培養(yǎng)基中鐵離子濃度需大于30μg/ml。當(dāng)所述鐵源為硅藻土?xí)r，除發(fā)酵培養(yǎng)基中鐵離子濃度大于30μg/ml外，硅藻土濃度不得大于5％。

為了保證發(fā)酵效果，發(fā)酵期間需實(shí)時(shí)監(jiān)控發(fā)酵培養(yǎng)基中鐵離子濃度，確保其始終大于30μg/ml，但不得超過84μg/ml，必要時(shí)可補(bǔ)充鐵離子。鐵離子的補(bǔ)充優(yōu)選添加feso4，添加濃度為0.1-2mm/l。

所述種子培養(yǎng)的種子培養(yǎng)基可為本領(lǐng)域技術(shù)人員所掌握的常規(guī)種子培養(yǎng)基；本發(fā)明優(yōu)選種子培養(yǎng)基的配方如下：葡萄糖15g/l，(nh4)2so45g/l，酵母膏5g/l，na2hpo4·12h2o1g/l，mgso4·7h2o0.5g/l。

所述種子培養(yǎng)的條件為：25-30℃，使用1mol/l氨水或naoh控制ph值在5.5-6.0，通氣量4-5l/min，培養(yǎng)24h。

所述發(fā)酵培養(yǎng)使用的發(fā)酵培養(yǎng)基是在本領(lǐng)域技術(shù)人員所掌握的常規(guī)發(fā)酵培養(yǎng)基配方基礎(chǔ)上添加鐵源，本發(fā)明中優(yōu)選發(fā)酵培養(yǎng)基配方如下：葡萄糖60g/l，(nh4)2so410g/l，na2hpo4·12h2o2.5g/l，mgso4·7h2o0.15g/l，硅藻土10g/l。

所述發(fā)酵培養(yǎng)的條件為：25-30℃，使用1mol/l氨水或naoh控制ph值在3.8-4.5，通氣量4-5l/min，培養(yǎng)108h。

本發(fā)明中，所得發(fā)酵液再經(jīng)過濾，堿化，樹脂層析分離，洗脫，脫色，濃縮脫鹽，干燥，得到高品質(zhì)ε-聚賴氨酸。

其中，所述過濾為板框過濾，并加入氫氧化鈉調(diào)節(jié)ph值為弱堿性，優(yōu)選ph＝9。

所述樹脂為陽離子交換樹脂。

所述洗脫選取稀鹽酸。

所述脫色選取活性炭。

所述濃縮脫鹽選取納濾的方式。

所述干燥為噴霧干燥或凍干干燥。

作為本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式，所述ε-聚賴氨酸的生產(chǎn)方法包括如下步驟：

1)以北里孢菌為菌種，進(jìn)行種子培養(yǎng)；

2)發(fā)酵培養(yǎng)；其中，發(fā)酵培養(yǎng)基中含有鐵源，并在發(fā)酵培養(yǎng)過程中，始終保持發(fā)酵培養(yǎng)基中鐵離子濃度大于30μg/ml；

3)將所得發(fā)酵液過濾，堿化，樹脂層析分離，洗脫，脫色，濃縮脫鹽，干燥。

本發(fā)明的有益效果如下：

本發(fā)明在對(duì)ε-聚賴氨酸生產(chǎn)的長期研究中意外發(fā)現(xiàn)，鐵離子濃度能達(dá)到30μg/ml以上時(shí)，能加速北里孢菌的發(fā)酵進(jìn)程，縮短生產(chǎn)時(shí)間。但隨著發(fā)酵罐長期使用，罐內(nèi)的鐵離子濃度會(huì)逐漸降低，因此有必要實(shí)時(shí)監(jiān)控培養(yǎng)基中鐵離子濃度。在鐵源的選擇上優(yōu)選硅藻土，因?yàn)楣柙逋林苯犹砑拥桨l(fā)酵罐中參與發(fā)酵，硅藻土中含有鐵離子，促進(jìn)發(fā)酵，并且發(fā)酵完成后，硅藻土的吸附作用能提高過濾效率。同時(shí)也可直接添加feso4提高鐵離子濃度。本發(fā)明通過在北里孢菌發(fā)酵培養(yǎng)基中添加鐵離子，能平均縮短發(fā)酵時(shí)間1到2天，也能提高第一步過濾發(fā)酵液的效率。

具體實(shí)施方式

以下實(shí)施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。

實(shí)施例1一種ε-聚賴氨酸的生產(chǎn)方法

本實(shí)施例提供一種ε-聚賴氨酸的生產(chǎn)方法，具體操作步驟為：

1)ε-聚賴氨酸發(fā)酵液制備：

a、種子培養(yǎng)：先將種子罐空消，將除碳源外的種子培養(yǎng)基(nh4)2so4，酵母膏，na2hpo4·12h2o，mgso4·7h2o加入種子罐中，再對(duì)種子罐進(jìn)行實(shí)消，待降溫后加入葡萄糖，調(diào)節(jié)溫度在25-30℃，使用1mol/l氨水或naoh控制ph值在5.5-6.0，通氣量4l/min，加入菌種，培養(yǎng)24h，得到種子培養(yǎng)液；

種子培養(yǎng)基的配方如下：葡萄糖15g/l，(nh4)2so45g/l，酵母膏5g/l，na2hpo4·12h2o1g/l，mgso4·7h2o0.5g/l。

b、發(fā)酵培養(yǎng)：先將發(fā)酵罐罐空消，將除碳源外的發(fā)酵培養(yǎng)基(nh4)2so4，na2hpo4·12h2o，mgso4·7h2o，硅藻土加入發(fā)酵罐中，再對(duì)發(fā)酵罐進(jìn)行實(shí)消，待降溫后加入葡萄糖，調(diào)節(jié)溫度在25-30℃，使用1mol/l氨水或naoh控制ph值在3.8-4.5，通氣量4l/min，加入種子培養(yǎng)液，培養(yǎng)108h；

發(fā)酵培養(yǎng)基配方如下：葡萄糖60g/l，(nh4)2so410g/l，na2hpo4·12h2o2.5g/l，mgso4·7h2o0.15g/l，硅藻土10g/l。

2)取上述發(fā)酵液進(jìn)行板框過濾，過濾發(fā)酵液的效率為81％，堿化，經(jīng)過樹脂柱吸附至飽和，用純化水洗至澄清，后用0.2mol/l的稀hcl溶液洗脫飽和的樹脂柱，所得溶液加入活性炭加熱進(jìn)行脫色。調(diào)節(jié)脫色后的發(fā)酵液ph至9，加入納濾罐中濃縮，將濃縮液加入噴霧干燥器中進(jìn)行噴霧干燥，得到淡黃色粉末。

實(shí)施例2一種ε-聚賴氨酸的生產(chǎn)方法

本實(shí)施例提供一種ε-聚賴氨酸的生產(chǎn)方法，同實(shí)施例1所述方法，區(qū)別在于，將實(shí)施例1中硅藻土替換為feso4，控制發(fā)酵培養(yǎng)基中鐵離子濃度與實(shí)施例1中鐵離子濃度相同。

對(duì)比例1

一種ε-聚賴氨酸的生產(chǎn)方法，采用與實(shí)施例1相同的種子培養(yǎng)基、種子培養(yǎng)條件；與實(shí)施例1的區(qū)別在于：

發(fā)酵培養(yǎng)基配方如下：葡萄糖60g/l，(nh4)2so410g/l，na2hpo4·12h2o2.5g/l，mgso4·7h2o0.15g/l。無鐵源。

發(fā)酵培養(yǎng)條件：溫度在25-30℃，使用1mol/l氨水或naoh控制ph值在3.8-4.5，通氣量4l/min；

經(jīng)檢測(cè)，當(dāng)發(fā)酵液中ε-聚賴氨酸的含量與實(shí)施例1相當(dāng)時(shí)，發(fā)酵培養(yǎng)時(shí)間需花費(fèi)156h(多出48h)。

對(duì)所得發(fā)酵液按照實(shí)施例1步驟2)所述操作處理，其中過濾發(fā)酵液的效率為76％。

由此可見，采用本發(fā)明所述的ε-聚賴氨的生產(chǎn)方法可明顯縮短發(fā)酵時(shí)間，也能提高第一步過濾發(fā)酵液的效率。

對(duì)比例2

一種ε-聚賴氨酸的生產(chǎn)方法，采用與實(shí)施例1相同的種子培養(yǎng)基、種子培養(yǎng)條件；與實(shí)施例1的區(qū)別在于：發(fā)酵培養(yǎng)基中鐵離子濃度始終保持在25μg/ml，由于發(fā)酵液中鐵離子濃度不足，導(dǎo)致發(fā)酵時(shí)間遠(yuǎn)超過48h。

雖然，上文中已經(jīng)用一般性說明及具體實(shí)施方案對(duì)本發(fā)明作了詳盡的描述，但在本發(fā)明基礎(chǔ)上，可以對(duì)之作一些修改或改進(jìn)，這對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見的。因此，在不偏離本發(fā)明精神的基礎(chǔ)上所做的這些修改或改進(jìn)，均屬于本發(fā)明要求保護(hù)的范圍。