CN102978252A - 一种l-色氨酸分批补料发酵工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种L-色氨酸分批补料发酵工艺，依次包括以下步骤：1）制备斜面菌种；2）制备摇瓶种子；3）将摇瓶种子接入装有种子培养基的一级种子罐中，在26℃下培养24h，制备成一级种子；4）发酵，将一级种子按体积比1%的接种量接种于装有发酵培养基的发酵罐中发酵，其培养基葡萄糖的浓度为90g/L，发酵24h之后，向发酵培养基中流加160g/L的葡萄糖，同时向发酵培养基中流加一定的氮源，维持碳氮平衡，发酵期间使用无菌空气保持发酵罐通风，自发酵开始60小时后培养成熟。本发明的发酵产酸由分批发酵的33.5g/L提高到50.1g/L，提高了49.5%，缩短了发酵周期，提高了原料利用率。
Description
技术领域
本发明涉及一种L-色氨酸分批补料发酵工艺。
背景技术
L-色氨酸是人体和动物生命活动中八种必需的氨基酸之一，对人和动物的生长发育、新陈代谢起着重要的作用，被称为第二必需氨基酸，广泛应用于医药、食品和饲料等方面。在生物体内，L-色氨酸是合成5-羟基色胺、吲哚乙酸、烟酸、色素、生物碱和辅酶等激素和生理活性物质的前体物质。而这些激素和生理活性物质参与生物体特定生命活动，例如，吲哚乙酸是一种植物生长激素，5-羟基色胺是脊椎动物的一种神经递质，它在神经系统中的含量与神经的兴奋和抑制状态有密切关系，同时它也是一种血管收缩素。在医学上，色氨酸广泛用于氨基酸大输液和复合氨基酸制剂，用来消除精神紧张、改善睡眠效果、预防和治疗糙皮病等。此外，由于色氨酸是一些植物蛋白中较为缺乏的氨基酸，可用来强化食品和作为饲料添加剂，对提高植物蛋白质的利用率具有重要的作用，是继蛋氨酸和赖氨酸之后的第三大饲用氨基酸。而且，L-色氨酸还有防霉、消毒以及阻止氧化的作用，可以作为鱼类保鲜剂。
目前，微生物法生产L-色氨酸占主导地位，有直接发酵法、微生物转化法和酶法。近年来，还出现了将直接发酵法与化学合成法相结合、直接发酵法与转化法相结合生产L-色氨酸的方法。其中酶促转化法具有终产物积累量高、反应周期短、分离提纯容易等优点。但是，酶促反应法也存在着底物价格高，产酸转化率低等问题。因此，微生物发酵法是目前工业化生产L-色氨酸的主要方法。
发酵法生产色氨酸的方法研究的比较早，该法是以葡萄糖、甘蔗糖蜜等廉价原料为碳源，利用优良的色氨酸生产菌种，在合适的发酵条件下，直接发酵生产色氨酸。但是，公知的发酵法工艺落后，发酵周期长，原料利用率低。
发明内容
本发明的目的是要提供一种L-色氨酸分批补料发酵工艺。
为了达到上述目的，本发明的技术方案是：一种L-色氨酸分批补料发酵工艺，依次包括以下步骤：
1）制备斜面菌种，将菌种接入斜面培养基，在30℃下培养72h，制得斜面菌种；
2）制备摇瓶种子，将斜面菌种接入药瓶活化培养基中进行斜面活化，于30℃培养24h，制备成摇瓶种子；
3）将摇瓶种子接入装有种子培养基的一级种子罐中，在26℃下培养24h，制备成一级种子；
4）发酵，将一级种子按体积比1%的接种量接种于装有发酵培养基的发酵罐中发酵，其培养基葡萄糖的浓度为90g/L，发酵24h之后，向发酵培养基中流加160g/L的葡萄糖，同时向发酵培养基中流加一定的氮源，维持碳氮平衡，发酵期间使用无菌空气保持发酵罐通风，自发酵开始60小时后培养成熟。
进一步，所述步骤1）的斜面培养基组成为：蛋白胨10g、牛肉膏10g、酵母膏5g、NaCl 2.5g、琼脂条20g，该培养基的pH为7.2。
进一步，所述步骤2）的种子培养基组成为：葡萄糖1g、蛋白胨10g、牛肉膏10g、酵母膏5g、NaCl 2.5g、琼脂条20g，该培养基的pH为7.2。
进一步，所述步骤3）的种子培养基组成为：葡萄糖5g，蛋白胨10g，牛肉膏10g，酵母膏5g，NaCl 2.5g，该培养基的pH为7.2。
进一步，所述步骤5）发酵的第12h和24h各补加一次的L-苯丙氨酸、L-酪氨酸使得发酵液中两者浓度为50mg/L。
进一步，所述步骤5）发酵过程中用氢氧化钠或氨水控制pH为7.2。
本发明提供的方法发酵产酸由分批发酵的33.5g/L提高到50.1g/L，提高了49.5%，并且缩短了发酵周期，提高了原料利用率。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行进一步说明。
实施例
一种L-色氨酸分批补料发酵工艺，依次包括以下步骤：
1）制备斜面菌种，将菌种接入斜面培养基，在30℃下培养72h，制得斜面菌种；
2）制备摇瓶种子，将斜面菌种接入药瓶活化培养基中进行斜面活化，于30℃培养24h，制备成摇瓶种子；
3）将摇瓶种子接入装有种子培养基的一级种子罐中，在26℃下培养24h，制备成一级种子；
4）发酵，将一级种子按体积比1%的接种量接种于装有发酵培养基的发酵罐中发酵，其培养基葡萄糖的浓度为90g/L，发酵24h之后，向发酵培养基中流加160g/L的葡萄糖，同时向发酵培养基中流加一定的氮源，维持碳氮平衡，发酵期间使用无菌空气保持发酵罐通风，自发酵开始60小时后培养成熟。
所述步骤1）的斜面培养基组成为：蛋白胨10g、牛肉膏10g、酵母膏5g、NaCl 2.5g、琼脂条20g，该培养基的pH为7.2；所述步骤2）的种子培养基组成为：葡萄糖1g、蛋白胨10g、牛肉膏10g、酵母膏5g、NaCl 2.5g、琼脂条20g，该培养基的pH为7.2；所述步骤3）的种子培养基组成为：葡萄糖5g，蛋白胨10g，牛肉膏10g，酵母膏5g，NaCl 2.5g，该培养基的pH为7.2；所述步骤5）发酵的第12h和24h各补加一次的L-苯丙氨酸、L-酪氨酸使得发酵液中两者浓度为50mg/L；所述步骤5）发酵过程中用氢氧化钠或氨水控制pH为7.2。
本发明对L-色氨酸补料分批发酵工艺中不同初糖浓度、不同补料方式、碳氮源比例、不同pH值调节方式、添加L-苯丙氨酸、L-酪氨酸对发酵的影响进行了系统研究，优化了工艺。发酵产酸由分批发酵的33.5g/L提高到50.1g/L，提高了49.5%，缩短了发酵周期，提高了原料利用率。
凡在不脱离本发明核心的情况下做出的简单的变形或修改均落入本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种L-色氨酸分批补料发酵工艺，其特征在于，该方法依次包括以下步骤：
1）制备斜面菌种，将L-色氨酸菌种接入斜面培养基，在30℃下培养72h，制得斜面菌种；
2）制备摇瓶种子，将斜面菌种接入药瓶活化培养基中进行斜面活化，于30℃培养24h，制备成摇瓶种子；
3）将摇瓶种子接入装有种子培养基的一级种子罐中，在26℃下培养24h，制备成一级种子；
4）发酵，将一级种子按体积比1%的接种量接种于装有发酵培养基的发酵罐中发酵，其培养基葡萄糖的浓度为90g/L，发酵24h之后，向发酵培养基中流加160g/L的葡萄糖，同时向发酵培养基中流加一定的氮源，维持碳氮平衡，发酵期间使用无菌空气保持发酵罐通风，自发酵开始60小时后培养成熟。
2.根据权利要求1所述的一种L-色氨酸分批补料发酵工艺，其特征在于，所述步骤1）的斜面培养基组成为：蛋白胨10g、牛肉膏10g、酵母膏5g、NaCl 2.5g、琼脂条20g，该培养基的pH为7.2。
3.根据权利要求1所述的一种L-色氨酸分批补料发酵工艺，其特征在于，所述步骤2）的种子培养基组成为：葡萄糖1g、蛋白胨10g、牛肉膏10g、酵母膏5g、NaCl 2.5g、琼脂条20g，该培养基的pH为7.2。
4.根据权利要求1所述的一种L-色氨酸分批补料发酵工艺，其特征在于，所述步骤3）的种子培养基组成为：葡萄糖5g，蛋白胨10g，牛肉膏10g，酵母膏5g，NaCl 2.5g，该培养基的pH为7.2。
5.根据权利要求1所述的一种L-色氨酸分批补料发酵工艺，其特征在于，所述步骤5）发酵的第12h和24h各补加一次的L-苯丙氨酸、L-酪氨酸使得发酵液中两者浓度为50mg/L。
6.根据权利要求1所述的一种L-色氨酸分批补料发酵工艺，其特征在于，所述步骤5）发酵过程中用氢氧化钠或氨水控制pH为7.2。
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