CN103627743A - 提高l-色氨酸发酵产量的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种提高L-色氨酸发酵产量的方法，其包括以下步骤：将培养好的大肠杆菌种液接入到已经灭菌的发酵培养基中，发酵培养基中添加0.005%~0.05%丙酮酸钠，按8～12%的接种量接入发酵容器，发酵温度控制35～37℃，通气量1：0.5～1，用浓氨水调节PH值至6.5，控制溶氧20～50%，当发酵培养基中初始糖耗尽，流加800g/L的葡萄糖溶液，整个过程控制发酵液中葡萄糖浓度小于0.1g/L，当体系中L-色氨酸不再积累时发酵结束。本发明采用该发酵工艺，有利于提高L-色氨酸的发酵产量。
Description
技术领域
本发明涉及一种提高产量的方法，特别是涉及一种提高L-色氨酸发酵产量的方法。
背景技术
基因工程技术和高细胞密度培养技术的有机结合，使得原本无法大规模微生物发酵的产品能大量生产。目前生产L-色氨酸的主要方法为微生物发酵法，基本都是利用基因工程菌发酵生产L-色氨酸，大肠杆菌的遗传背景研究清晰，易于改造，容易培养，发酵周期也不长等优势，被广泛应用，但是由于从葡萄糖到L-色氨酸的代谢途径漫长，代谢流弱，代谢调控复杂，导致生产过程中L-色氨酸积累缓慢，积累浓度和转化率偏低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种提高L-色氨酸发酵产量的方法，其采用该发酵工艺，有利于提高L-色氨酸的发酵产量。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：一种提高L-色氨酸发酵产量的方法，其特征在于，其包括以下步骤：将培养好的大肠杆菌种液接入到已经灭菌的发酵培养基中，发酵培养基中添加0.005%~0.05%丙酮酸钠，按8～12%的接种量接入发酵容器，发酵温度控制35～37℃，通气量1：0.5～1，用浓氨水调节PH值至6.5，控制溶氧20～50%，当发酵培养基中初始糖耗尽，流加800g/L的葡萄糖溶液，整个过程控制发酵液中葡萄糖浓度小于0.1g/L，当体系中L-色氨酸不再积累时发酵结束。
优选地，所述发酵培养8～20小时，向发酵液中流加总量为0.01～0.1%谷胱甘肽。
优选地，所述发酵培养基的体积为4.5 L。
优选地，所述大肠杆菌种液的体积为500ml。
本发明的积极进步效果在于：本发明在发酵过程中添加丙酮酸钠和谷胱甘肽，并利用精确控制流加葡萄糖的方式应用于L-色氨酸发酵法生产过程，使得发酵终点L-色氨酸产量得到有效提高，工艺稳定，实用性强。
具体实施方式
以下通过实施案例来对本发明做进一步详细说明。
本发明采用的菌种是以大肠杆菌（Escherichia coli K-12 W3110）为出发菌株构建的基因工程菌。
本发明提高L-色氨酸发酵产量的方法包括以下步骤：将培养好的大肠杆菌种液接入到已经灭菌的发酵培养基中，发酵培养基中添加0.005%~0.05%丙酮酸钠，按8～12%的接种量接入发酵容器，发酵温度控制35～37℃，通气量1：0.5～1，用浓氨水调节PH值至6.5，控制溶氧20～50%，当发酵培养基中初始糖耗尽，流加800g/L的葡萄糖溶液，整个过程控制发酵液中葡萄糖浓度小于0.1g/L，当体系中L-色氨酸不再积累时发酵结束。
实施例1：
对照组：
将培养好的500ml重组大肠杆菌种液接入到已经灭菌的4.5 L发酵培养基中（采用上述原工艺发酵培养基配方，原工艺发酵培养基配方（%）：磷酸氢二钾1.6，七水硫酸镁0.4，硫酸铵0.2，柠檬酸0.2，葡萄糖0.7，酵母粉0.2，微量元素0.3 （Al2(SO4)3·18H2O 2，CoSO4·7H2O 0.75，CuSO4·5H2O 2.5，H3BO3 0.5， Na2MoO4·2H2O 3， MnSO4·H2O 2.4， NiSO4·6H2O 2.5，ZnSO4·7H2O 15，FeSO4·7H2O 50），按8～12%的接种量接入发酵容器，所用发酵容器为10L自动发酵罐，发酵温度控制37℃，通气量1：0.8，用浓氨水控制发酵PH值到 6.5，控制发酵过程溶氧20～30%，当发酵培养基中初始葡萄糖耗尽，流加800g/L的葡萄糖溶液，整个过程控制发酵液中葡萄糖浓度小于0.1g/L，当体系中L-色氨酸不再积累时发酵结束，本批发酵周期46小时，发酵液终点L-色氨酸产量33.2g/L。
实验组：
将培养好的500ml重组大肠杆菌种液接入到已经灭菌的4.5 L发酵培养基中，本次发酵培养基在对照组基础上另添加0.01%丙酮酸钠，按8～12%的接种量接入发酵容器，所用发酵容器为10L自动发酵罐，发酵温度控制37℃，通气量1：0.8，用浓氨水控制发酵PH值到 6.5，控制发酵过程溶氧20～30%，发酵至8小时，向发酵液补加0.01%谷胱甘肽，当发酵培养基中初始葡萄糖耗尽，流加800g/L的葡萄糖溶液，整个过程控制发酵液中葡萄糖浓度小于0.1g/L，当体系中L-色氨酸不再积累时发酵结束，本批发酵周期42小时，发酵液终点L-色氨酸产量43.8g/L。
实施例2：
对照组：
将培养好的400ml重组大肠杆菌种液接入到已经灭菌的4.5 L发酵培养基中（采用上述原工艺发酵培养基配方），按8～12%的接种量接入发酵容器，所用发酵容器为10L自动发酵罐，发酵温度控制36℃，通气量1：1，用浓氨水控制发酵PH值到 6.5，控制发酵过程溶氧30～40%，当发酵培养基中初始葡萄糖耗尽，流加800g/L的葡萄糖溶液，整个过程控制发酵液中葡萄糖浓度小于0.1g/L，当体系中L-色氨酸不再积累时发酵结束，本批发酵周期48小时，发酵液终点L-色氨酸产量36.1g/L。
实验组：
将培养好的400ml重组大肠杆菌种液接入到已经灭菌的4.5 L发酵培养基中，本次发酵培养基在对照组基础上另添加0.05%丙酮酸钠，按8～12%的接种量接入发酵容器，所用发酵容器为10L自动发酵罐，发酵温度控制36℃，通气量1：1，用浓氨水控制发酵PH值到 6.5，控制发酵过程溶氧30～40%，发酵至12小时，向发酵液补加0.08%谷胱甘肽，当发酵培养基中初始葡萄糖耗尽，流加800g/L的葡萄糖溶液，整个过程控制发酵液中葡萄糖浓度小于0.1g/L，当体系中L-色氨酸不再积累时发酵结束，本批发酵周期43小时，发酵液终点L-色氨酸产量46.3g/L。
实施例3：
对照组：
将培养好的5L重组大肠杆菌种液接入到已经灭菌的4.5 L发酵培养基中（采用上述原工艺发酵培养基配方），按8～12%的接种量接入发酵容器，所用发酵容器为100L自动发酵罐，发酵温度控制35℃，通气量1：0.5，用浓氨水控制发酵PH值到 6.5，控制发酵过程溶氧30～50%，当发酵培养基中初始葡萄糖耗尽，流加800g/L的葡萄糖溶液，整个过程控制发酵液中葡萄糖浓度小于0.1g/L，当体系中L-色氨酸不再积累时发酵结束，本批发酵周期47小时，发酵液终点L-色氨酸产量35.4g/L。
实验组：
将培养好的5L重组大肠杆菌种液接入到已经灭菌的4.5 L发酵培养基中，本次发酵培养基在对照组基础上另添加0.005%丙酮酸钠，按8～12%的接种量接入发酵容器，所用发酵容器为100L自动发酵罐，发酵温度控制35℃，通气量1：0.5，用浓氨水控制发酵PH值到 6.5，控制发酵过程溶氧30～50%，发酵至20小时，向发酵液补加0.1%谷胱甘肽，当发酵培养基中初始葡萄糖耗尽，流加800g/L的葡萄糖溶液，整个过程控制发酵液中葡萄糖浓度小于0.1g/L，当体系中L-色氨酸不再积累时发酵结束，本批发酵周期45小时，发酵液终点L-色氨酸产量47.1g/L。
本发明以重组大肠杆菌为生产菌株，采用高密度培养发酵，通过培养基中添加0.005%~0.05%丙酮酸钠，可以使得L-色氨酸发酵产量得到有效提高。并在发酵过程中补加0.01～0.1%谷胱甘肽，也可以使得L-色氨酸发酵产量得到有效提高。影响微生物高密度发酵的影响因素很多，在达到溶氧条件，PH值到控制要求条件下，调节细胞生长所需要的营养物质、发酵过程中补料控制等尤为重要，可以提高菌体生物量和产物的比生产率，减少培养体积，减少设备投资，从而降低生产成本。本发明在发酵过程中添加丙酮酸钠和谷胱甘肽，并利用精确控制流加葡萄糖的方式应用于L-色氨酸发酵法生产过程，使得发酵终点L-色氨酸产量得到有效提高，工艺稳定，实用性强。
本领域的技术人员可以对本发明进行各种改型和改变。因此，本发明覆盖了落入所附的权利要求书及其等同物的范围内的各种改型和改变。
Claims (4)
1.一种提高L-色氨酸发酵产量的方法，其特征在于，其包括以下步骤：将培养好的大肠杆菌种液接入到已经灭菌的发酵培养基中，发酵培养基中添加0.005%~0.05%丙酮酸钠，按8～12%的接种量接入发酵容器，发酵温度控制35～37℃，通气量1：0.5～1，用浓氨水调节PH值至6.5，控制溶氧20～50%，当发酵培养基中初始糖耗尽，流加800g/L的葡萄糖溶液，整个过程控制发酵液中葡萄糖浓度小于0.1g/L，当体系中L-色氨酸不再积累时发酵结束。
2.如权利要求1所述的提高L-色氨酸发酵产量的方法，其特征在于，所述发酵培养8～20小时，向发酵液中流加总量为0.01～0.1%谷胱甘肽。
3.如权利要求1所述的提高L-色氨酸发酵产量的方法，其特征在于，所述发酵培养基的体积为4.5 L。
4.如权利要求1所述的提高L-色氨酸发酵产量的方法，其特征在于，所述大肠杆菌种液的体积为500ml。
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