CN102864179A

CN102864179A - 一种利用光滑球拟酵母菌高效制备丙酮酸的方法

Info

Publication number: CN102864179A
Application number: CN2012103118398A
Authority: CN
Inventors: 金雅新
Original assignee: TAICANG MAOTONG HUAJIAN CO Ltd
Current assignee: TAICANG MAOTONG HUAJIAN CO Ltd
Priority date: 2012-08-29
Filing date: 2012-08-29
Publication date: 2013-01-09

Abstract

本发明提供了一种利用光滑球拟酵母菌高效制备丙酮酸的方法，通过对菌株培养条件的研究，确定了菌株最适的发酵培养条件：选择种龄19h的种子液，12%的接种量加入发酵培养基中，CaCO₃添加时间为9h，500mL三角瓶中装液量以50mL最佳。

Description

一种利用光滑球拟酵母菌高效制备丙酮酸的方法

技术领域

本发明属于发酵技术领域，具体涉及一种利用光滑球拟酵母菌高效制备丙酮酸的方法。

背景技术

丙酮酸是酶法合成色氨酸和酪氨酸、L-多巴(医学上用来治疗帕金森氏病)，是氢化阿托酸的原料、乙烯系聚合物的起始剂、人工器官的合成原料，是合成L-半肤氨酸、L-亮氨酸、VB₆和VB₁₂的原料。同时丙酮酸还可以用来合成系列蛋白酶抑制剂、抗病毒剂、镇静剂、消炎镇痛药、抗病毒剂药物等。

丙酮酸的另一个重要应用领域就是用作减肥剂。外界补充丙酮酸，通过刺激线粒体加速TCA循环，从而加速脂肪消耗达到减肥的目的。Virtual Musde杂志中提到:“Pittsburgh医学中心附属大学的科学家们说明：饮食中添加含有丙酮酸盐(通常为钠、钾、钙、镁盐)的补充剂，不仅可以增加脂肪的代谢高达48%，而且可以减少因低脂饮食造成的蛋白质流失”。近年来国外发达国家利用丙酮酸这一特性，以其钙盐作为减肥保健药品。国外有关媒体己经报道，含有丙酮酸钙的减肥药已经风靡全球，成为减肥药市场上的新宠。

丙酮酸乙酯是农药合成中难以替代的原料和中间体，它被广泛应用于杀菌剂和除草剂的合成。溴代丙酮酸乙酯是高效杀菌剂噻菌灵的主要中间体，噻菌灵是一种高效广谱的内吸式杀菌剂，对植物有保护和治疗作用，还可以控制仓储水果、蔬菜的病害，广泛用于柑橘、香蕉等多种水果蔬菜的防腐保鲜，我国卫生部也准许其作为食品添加剂使用。

发明内容

本发明提供了一种利用光滑球拟酵母菌高效制备丙酮酸的方法，通过对菌株培养条件的研究，确定了菌株最适的发酵培养条件：选择种龄19 h的种子液，12%的接种量加入发酵培养基中，CaCO₃添加时间为9 h，500 mL三角瓶中装液量以50 mL最佳。

1. 一种利用光滑球拟酵母菌高效制备丙酮酸的方法，通过对菌株培养条件的研究，确定了菌株最适的发酵培养条件。具体包括种子培养和发酵产酸步骤。

2. 步骤1所述的种子培养基为30 g/L葡萄糖，10 g/L蛋白胨，,10 mL/L玉米浆，2 g/L KH₂PO₄，10 mg/L烟酸，15 μg/L盐酸硫胺素，2 mg/L盐酸吡哆醇，9 μg/L生物素，pH为5.6，30℃培养。

3. 步骤1所述的发酵培养基为80 g/L葡萄糖，3 g/L蛋白胨，5.9 g/L硫酸铵，1 g/L KH₂PO₄，0.5 g/L MgSO₄·7H₂O，8 mg/L烟酸，15 μg/L盐酸硫胺素，2 mg/L盐酸吡哆醇，9 μg/L生物素，pH为5.6，30℃培养。

4. 步骤1所述的最佳种龄为19 h。

5. 步骤1所述的最佳接种量为12%。

6. 步骤1所述的最佳CaCO₃添加时间为9 h。

7. 步骤1所述的装液量500 mL三角瓶以50 mL最佳。

本发明使用光滑球拟酵母菌高效制备丙酮酸，通过对菌株培养条件的研究，确定菌株最适的发酵培养条件，提高光滑球拟酵母菌生产丙酮酸能力。

附图说明

图1 种龄对光滑球拟酵母菌产丙酮酸的影响。

图2 接种量对光滑球拟酵母菌产丙酮酸的影响。

图3 CaCO₃添加时间对光滑球拟酵母菌产丙酮酸的影响。

图4装液量对光滑球拟酵母菌产丙酮酸的影响。

具体实施方式

下面的实施例对本发明作详细说明，但对本发明没有限制。

本专利所用的菌株为光滑球拟酵母菌(CCTCC M202019)，购买于CCTCC。

实施例1

本实施案例说明种龄对光滑球拟酵母菌产丙酮酸的影响，为探讨不同种龄对光滑球拟酵母菌产丙酮酸的影响，选择不同种龄进行丙酮酸发酵，结果如图1所示。

结果见图1，在添加有玉米浆的种子培养基中菌体在18-21 h之间达到对数生长后期。对数生长后期的菌体量基本上不再有所增加，一般来说此时的菌体活力强，代谢速度快，适于接入发酵。选择种龄分别为15 h、19 h、23 h，27 h的种子接入发酵培养基中发酵，种龄为19 h和23 h的种子对丙酮酸发酵的影响不大;种龄为27 h的种子发酵丙酮酸能力下降较快，推测是菌体衰老造成的；15 h的种子丙酮酸产量低，可能是种子幼嫩造成的。因此选择种龄为19 h的种子接入发酵。

实施例2

本实施案例说明接种量对光滑球拟酵母菌产丙酮酸的影响，为探讨不同接种量对光滑球拟酵母菌产丙酮酸的影响，选择不同接种量进行丙酮酸发酵，结果如图2所示。

结果见图2，为了考查接种量对丙酮酸发酵的影响，进行了不同接种量实验。向发酵培养基中分别接入4%、6%、8%、10%、12%、14%（体积比）的种子（菌龄19 h），调整最终装液量一定，菌体浓度随着接种量的增加而增加，而残留葡萄糖浓度随着接种量的增加逐渐下降。在4%-12%的范围内，随着接种量的增加丙酮酸产量上升，在12%的接种量时达最高，随后丙酮酸产量下降。分析可能是因为接种量过大导致菌体生长过旺；种子培养基中带来过多的营养成分(尤其是维生素等生长因子)，造成流向TCA循环的通量增加，降低了丙酮酸产量。实验结果：12%的接种量最佳。

实施例3

本实施案例说明CaCO₃添加时间对光滑球拟酵母菌产丙酮酸的影响，为探讨不同CaCO₃添加时间对光滑球拟酵母菌产丙酮酸的影响，选择不同CaCO₃添加时间进行丙酮酸发酵，结果如图3所示。

结果见图3，发酵前添加CaCO₃虽然有利于菌体生长，丙酮酸产量也较高，但是残糖含量高，其原因还有待于进一步研究。9 h添加CaCO₃有利于菌体生长和葡萄糖消耗，丙酮酸产量也最高。9 h后添加CaCO₃丙酮酸产量下降、残糖高，推测可能是因为不利的高酸性环境导致菌体生长受限，菌体增长缓慢，菌体活力降低。

实施例4

本实施案例说明装液量对光滑球拟酵母菌产丙酮酸的影响，为探讨不同装液量对光滑球拟酵母菌产丙酮酸的影响，选择不同装液量进行丙酮酸发酵，结果如图4所示。

结果见图4，丙酮酸发酵属于好氧型发酵，通气量对于丙酮酸发酵具有重要影响。测定溶氧量的最佳方法是直接测定发酵液的溶氧系数，但是对于摇瓶发酵，此法操作烦琐。固定摇瓶转速一定，通过调节装液量能初步得出发酵时菌体需氧情况。在体积为500 mL摇瓶中，不同装液量对丙酮酸发酵是有影响的。装液量太大，通气效果差，结果丙酮酸产量低，原因是发酵液溶氧量低，丙酮酸生成乙醛氧化过多的NADH，即丙酮酸向下代谢通量大，丙酮酸产量降低；装液量太小，溶氧量过大，发酵过程中产生的大量NADH通过呼吸链氧化生成ATP，大量的ATP抑制了糖酵解，流向丙酮酸的代谢通量降低，也降低了丙酮酸产量。结果500 mL三角瓶中装液量以50 mL最好。

Claims

1.一种利用光滑球拟酵母菌高效制备丙酮酸的方法，包括种子培养和发酵产酸步骤，其特征在于，种子培养基为30 g/L葡萄糖，10 g/L蛋白胨，10 mL/L玉米浆，2 g/L KH₂PO₄，10 mg/L烟酸，15 μg/L盐酸硫胺素，2 mg/L盐酸吡哆醇，9 μg/L生物素，pH为5.6，30℃培养。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，发酵培养基为80 g/L葡萄糖，3 g/L蛋白胨，5.9 g/L硫酸铵，1 g/L KH₂PO₄，0.5 g/L MgSO₄·7H₂O，8 mg/L烟酸，15 μg/L盐酸硫胺素，2 mg/L盐酸吡哆醇，9 μg/L生物素，pH为5.6，30℃培养。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，种龄为19 h。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，接种量为12%。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，CaCO₃添加时间为9 h。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，装液量500 mL三角瓶装液50 mL。