CN102168118B - 一种用于提高色氨酸发酵产量的方法 - Google Patents
一种用于提高色氨酸发酵产量的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102168118B CN102168118B CN 201110034187 CN201110034187A CN102168118B CN 102168118 B CN102168118 B CN 102168118B CN 201110034187 CN201110034187 CN 201110034187 CN 201110034187 A CN201110034187 A CN 201110034187A CN 102168118 B CN102168118 B CN 102168118B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- fermentation
- tryptophan
- tryptophane
- glucose
- output
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Landscapes
- Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
- Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
Abstract
本发明提供了一种通过添加壬基酚聚氧乙烯醚-10(OP-10)提高色氨酸发酵产量的方法，该方法是以大肠杆菌基因工程菌(拉丁学名Escherichia coli，保藏号CICC 10303)为发酵菌株，在初始培养基中添加0.1％的OP-10，改善菌体细胞膜的通透性，并在一定条件下进行补料批式发酵，最后发酵周期为45-50小时，色氨酸产量达到了35-40g/L，葡萄糖到色氨酸的转化率大于14％。本发明方法简单有效，对于提高色氨酸产量和转化率，减少发酵周期有明显效果，适用于大规模发酵生产色氨酸。
Description
技术领域
本发明涉及微生物发酵领域，具体地说，涉及一种用于提高色氨酸发酵产量的方法。
背景技术
色氨酸又名α-氨基-β-吲哚丙酸，它有D-型和L-型两种异构体，天然存在的只有L-色氨酸。L-色氨酸对人和动物的生长发育、新陈代谢起着重要作用，被广泛用于医药和食品等领域。特别是在饲料行业中，色氨酸是继赖氨酸和蛋氨酸之后的第三大饲料添加氨基酸。
在如今普遍应用的配合日粮中色氨酸的添加更显重要。在低蛋白饲料中添加色氨酸对提高畜禽增重率，改善饲料效率十分有效。目前，全球色氨酸的产能和产量在逐步增加。2008年，全球色氨酸产量达到了3000吨；2009年全球色氨酸产能接近4000吨；据预测，2010年全球色氨酸需求将增至5000吨。
色氨酸的生产最早主要依靠化学合成法和蛋白质水解法，但是随着对微生物法生产色氨酸研究的不断深入，这种方法已经走向实用并且处于主导地位。微生物法大体上可以分为直接发酵法、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色氨酸的相关报道。另外，重组DNA技术在微生物育种和酶工业上的应用极大地推动了直接发酵法和酶法生产色氨酸的工业化进程。
壬基酚聚氧乙烯醚-10(OP-10)，是一种化工原料，具有优良的匀染、乳化、润湿、扩散，抗静电性。OP-10还是一种非离子表面活性剂，达到一定浓度会损伤微生物的细胞膜结构，致使细胞膜的通透性增加。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于提高色氨酸发酵产量的方法。
为了实现本发明目的，本发明的一种用于提高色氨酸发酵产量的方法，其是利用大肠杆菌基因工程菌CICC 10303发酵生产色氨酸，在发酵培养液中添加壬基酚聚氧乙烯醚-10，通过补料批式发酵。所述大肠杆菌基因工程菌CICC 10303购自中国工业微生物菌种保藏中心。
前述的方法，所述发酵培养液中壬基酚聚氧乙烯醚-10的浓度为0.05-0.15w/v％(g/L)。
前述的方法，所述发酵培养液配方为：葡萄糖5-9g/L、磷酸二氢钾6-9g/L、柠檬酸1-4g/L、柠檬酸铁铵0.1-0.5g/L、MgSO4·7H2O1-4g/L和微量元素1-4mL/L，以水配制；
所述微量元素组成为Na2SO410g/L、FeSO4·7H2O10g/L、ZnCl22g/L、MnSO4·H2O 2g/L、CoCl2·6H2O 2g/L、CuSO4·5H2O 0.3g/L，以水配制。
前述的方法，其中补料所用培养基为50-70％葡萄糖溶液。前述的方法，其中所述的发酵温度为34-38℃，pH 6.5-6.9，溶氧30％-50％，批式发酵过程中，发酵液中的葡萄糖含量维持在0.2-0.4g/L，发酵周期为40-50小时。
本发明的目的还可以采用以下的技术措施来进一步实现。
具体地，可以采用以下方法验证壬基酚聚氧乙烯醚-10对细胞膜通透性的影响：
通过向发酵摇瓶中添加OP-10，使其在培养基中的浓度分别为0、0.5、1、2.5、5g/L，然后以大肠杆菌基因工程菌CICC 10303为发酵菌株，摇床上以200rpm的频率震荡培养16小时，最后分别检测摇瓶发酵液中核苷酸的浓度和菌体光学密度(OD)。结果表明(表1)：OP-10的加入提高了胞外核苷酸的浓度，并且随着OP-10浓度的增加而增加。此外，该结果表明当OP-10浓度较高时(2.5g/L以上)对菌体生长有明显的抑制作用，而低浓度时(1g/L左右)对菌体生长无明显影响。
表1不同浓度OP-10的摇瓶发酵实验
具体地，可以采用以下方法验证实际发酵中壬基酚聚氧乙烯醚-10对色氨酸产量的影响：
利用50L发酵罐，以大肠杆菌基因工程菌CICC 10303作为发酵菌株进行发酵实验，在初始培养基中添加OP-10，使其终浓度分别达到0、0.5、1、2.5g/L，在发酵过程中用氨水控制pH值为6.5-6.9，温度控制为34-38℃，通过调整搅拌和通气量控制溶氧为30-50％，通过调整补加的葡萄糖液速度来控制发酵液中剩余的葡萄糖含量为0.2-0.4g/L，发酵周期为40-50小时。实验结果(图1)表明，初始培养基中1g/L的OP-10对色氨酸发酵具有最佳效果，使发酵周期缩短至41小时，最后色氨酸产量达到39g/L，糖酸转化率达到14.2％。
本发明提供的通过在发酵培养基中添加壬基酚聚氧乙烯醚-10(OP-10)来提高色氨酸产量的方法，该方法利用OP-10来增加微生物细胞膜的通透性，从而使该菌株代谢产生的色氨酸被更多的分泌到胞外，减轻了产物的反馈抑制作用，同时迫使菌体要生产更多的色氨酸来维持细胞正常的生命活动，最终缩短了发酵周期，从而较大提高了色氨酸的产量该方法简单有效，由于工业级OP-10价格相对较低，对大规模生产成本无明显增加，因此适用于色氨酸的大规模工业化发酵生产。
附图说明
图1为不同浓度的OP-10对色氨酸产量的影响。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1
在50L发酵罐中，初始发酵培养基定容至18L，其中添加OP-10使浓度达到1g/L。将大肠杆菌基因工程菌CICC 10303种液按照10％的接种量(约2L)，接入灭过菌的初始培养基中进行发酵。在发酵过程中，用20％氨水调节pH值，用60％糖液流加葡萄糖，使发酵温度维持在37℃，发酵液pH值维持在6.8，发酵液中剩余的葡萄糖含量需维持在0.3g/L以下。初始的无菌空气通风比为1∶0.3，初始搅拌转速为300rpm，初始溶氧设置为100％，随着发酵的进行，溶氧开始下降，当溶氧下降到40％左右时，需要不断的调整通气量和搅拌转速，使溶氧维持在30％-50％。经过41.5小时发酵，色氨酸含量达到37.8g/L，葡萄糖到色氨酸的质量转化率达到14.1％。
实施例2
在500L发酵罐中，初始发酵培养基定容至180L，其中添加OP-10使浓度达到1g/L。将大肠杆菌基因工程菌CICC 10303种液按照10％的接种量(约20L)，接入灭过菌的初始培养基中进行发酵。在发酵过程中，用20％氨水调节pH值，用60％糖液流加葡萄糖，使发酵温度维持在37℃，发酵液pH值维持在6.8，发酵液中剩余的葡萄糖含量需维持在0.3g/L以下。初始的无菌空气通风比为1∶0.3，初始搅拌转速为200rpm，初始溶氧设置为100％，随着发酵的进行，溶氧开始下降，当溶氧下降到40％左右时，需要不断的调整通气量和搅拌转速，使溶氧维持在30％-50％。经过42.5小时发酵，色氨酸含量达到36.9g/L，葡萄糖到色氨酸的质量转化率达到13.7％。
实施例3
在60m3生产罐中，初始发酵培养基定容到27m3，其中添加OP-10使浓度达到1g/L。将大肠杆菌基因工程菌CICC 10303种液按照10％的接种量(约3m3)，接入灭过菌的初始培养基中进行发酵。在发酵过程中，用20％氨水调节pH值，用60％糖液流加葡萄糖，使发酵温度维持在37℃，发酵液pH值维持在6.8，发酵液中剩余的葡萄糖含量需维持在0.3g/L以下。初始的无菌空气通风比为1∶0.3，初始搅拌转速为150rpm，初始溶氧设置为100％，随着发酵的进行，溶氧开始下降，当溶氧下降到40％左右时，需要不断的调整通气量和搅拌转速，使溶氧维持在30％-50％。经过44小时发酵，色氨酸含量达到34.5g/L，葡萄糖到色氨酸的质量转化率达到13.6％。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (4)
1.一种用于提高色氨酸发酵产量的方法，其特征在于，利用大肠杆菌基因工程菌CICC 10303发酵生产色氨酸，在发酵培养液中添加壬基酚聚氧乙烯醚-10，通过补料批式发酵；
其中，发酵培养液中壬基酚聚氧乙烯醚-10的浓度为0.05-0.15w/v%。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，发酵培养液配方为：葡萄糖5-9g/L、磷酸二氢钾6-9g/L、柠檬酸1-4g/L、柠檬酸铁铵0.1-0.5g/L、MgSO4·7H2O 1-4g/L和微量元素1-4mL/L，以水配制；
所述微量元素组成为Na2SO410g/L、FeSO4·7H2O 10g/L、ZnCl22g/L、MnSO4·H2O 2g/L、CoCl2·6H2O 2g/L、CuSO4·5H2O 0.3g/L，以水配制。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，补料所用培养基为50-70%葡萄糖溶液。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的发酵温度为34-38℃，pH 6.5-6.9，溶氧30%-50%，批式发酵过程中，发酵液中的葡萄糖含量维持在0.2-0.4g/L，发酵周期为40-50小时。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 201110034187 CN102168118B (zh) | 2011-01-31 | 2011-01-31 | 一种用于提高色氨酸发酵产量的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 201110034187 CN102168118B (zh) | 2011-01-31 | 2011-01-31 | 一种用于提高色氨酸发酵产量的方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102168118A CN102168118A (zh) | 2011-08-31 |
| CN102168118B true CN102168118B (zh) | 2013-01-30 |
Family
ID=44489433
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN 201110034187 Active CN102168118B (zh) | 2011-01-31 | 2011-01-31 | 一种用于提高色氨酸发酵产量的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN102168118B (zh) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103114069B (zh) * | 2013-02-22 | 2014-12-03 | 新疆梅花氨基酸有限责任公司 | 混糖发酵生产l-色氨酸的细菌及发酵方法 |
| CN105087703A (zh) * | 2015-08-06 | 2015-11-25 | 安徽丰原发酵技术工程研究有限公司 | L-色氨酸的发酵生产方法 |
| CN105316371B (zh) * | 2015-10-23 | 2018-08-14 | 安徽丰原发酵技术工程研究有限公司 | 一种用于提高色氨酸发酵产量的方法 |
| CN106755159A (zh) * | 2016-12-21 | 2017-05-31 | 天津科技大学 | 一种清液发酵培养基及提高l‑色氨酸产量的方法 |
| CN108624630A (zh) * | 2018-05-15 | 2018-10-09 | 日照金禾博源生化有限公司 | 一种缩短柠檬酸发酵周期的方法 |
| CN109486737B (zh) * | 2018-12-03 | 2020-09-04 | 江南大学 | 一种高产l-色氨酸的重组大肠杆菌及其构建方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1156180A (zh) * | 1995-09-05 | 1997-08-06 | 底古萨股份公司 | 用大肠杆菌生产色氨酸 |
| CN1896260A (zh) * | 2005-07-14 | 2007-01-17 | 北京化工大学 | 一种发酵法制备15nl－色氨酸的方法 |
| CN101525641A (zh) * | 2008-07-04 | 2009-09-09 | 南开大学 | 一种微生物酶法生产l-色氨酸的方法 |
-
2011
- 2011-01-31 CN CN 201110034187 patent/CN102168118B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN102168118A (zh) | 2011-08-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Demirci et al. | Ethanol production by Saccharomyces cerevisiae in biofilm reactors | |
| CN102168118B (zh) | 一种用于提高色氨酸发酵产量的方法 | |
| CN103224965B (zh) | 一种微生物发酵生产吡咯喹啉醌的方法及所用的发酵培养基 | |
| JP2019536482A (ja) | Ｌ−イソロイシン生産コリネバクテリウムグルタミカムの発酵培地および培養方法 | |
| CN103627743B (zh) | 提高l-色氨酸发酵产量的方法 | |
| Demirci et al. | Lactic acid production in a mixed-culture biofilm reactor | |
| CN111733101B (zh) | 一种聚唾液酸发酵培养基及大肠杆菌发酵生产聚唾液酸的方法 | |
| CN106282274A (zh) | 一种胰岛素前体蛋白的毕赤酵母高密度发酵方法 | |
| Cheng et al. | Strategy for pH control and pH feedback-controlled substrate feeding for high-level production of L-tryptophan by Escherichia coli | |
| CN103184172A (zh) | 一种大肠杆菌高密度培养的培养基 | |
| CN109593801A (zh) | 一种发酵生产l-色氨酸的工艺 | |
| CN116333948B (zh) | 一种食气梭菌增菌培养基及其制备方法 | |
| CN109988791B (zh) | 一种优化的谷氨酸发酵工艺 | |
| CN104745545B (zh) | 一种高效生产l‑谷氨酸氧化酶的方法 | |
| CN101712944A (zh) | 一株枯草芽孢杆菌及其在生物催化生产烟酰胺中的应用 | |
| CN116376792A (zh) | 酪氨酸生产菌株的定向改造方法及生产菌株与酪氨酸发酵方法 | |
| CN116426577A (zh) | 一种以氢氧化钙为中和剂结合co2脉冲反馈补料发酵生产丁二酸的方法 | |
| CN109652476A (zh) | 一种发酵生产l-缬氨酸的方法 | |
| Anastassiadis et al. | Continuous gluconic acid production by the yeast-like Aureobasidium pullulans in a cascading operation of two bioreactors | |
| CN109402039A (zh) | 一种强化MutS型毕赤酵母表达异源蛋白的方法 | |
| CN108546637A (zh) | 重组毕赤酵母表达葡萄糖氧化酶发酵装置以及发酵培养方法 | |
| CN103451126A (zh) | 一株铵根离子耐受型产丁二酸大肠杆菌及其应用 | |
| CN111424061B (zh) | 一株赤红球菌及其用于烟酰胺生产的方法 | |
| CN109161570B (zh) | 一种提高发酵产n-乙酰神经氨酸的方法及发酵液 | |
| CN111909859B (zh) | 一种巴斯德毕赤酵母低温型培养基 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |