CN109628512B - 一种生产n-乙酰神经氨酸的发酵方法 - Google Patents
一种生产n-乙酰神经氨酸的发酵方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109628512B CN109628512B CN201910135109.9A CN201910135109A CN109628512B CN 109628512 B CN109628512 B CN 109628512B CN 201910135109 A CN201910135109 A CN 201910135109A CN 109628512 B CN109628512 B CN 109628512B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- fermentation
- acetylneuraminic acid
- producing
- polyphosphate
- feed solution
- 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
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
- C12P13/00—Preparation of nitrogen-containing organic compounds
- C12P13/02—Amides, e.g. chloramphenicol or polyamides; Imides or polyimides; Urethanes, i.e. compounds comprising N-C=O structural element or polyurethanes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
- C12P7/00—Preparation of oxygen-containing organic compounds
- C12P7/64—Fats; Fatty oils; Ester-type waxes; Higher fatty acids, i.e. having at least seven carbon atoms in an unbroken chain bound to a carboxyl group; Oxidised oils or fats
- C12P7/6436—Fatty acid esters
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Zoology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Microbiology (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
Abstract
本发明公开了一种生产N‑乙酰神经氨酸的发酵方法,涉及N‑乙酰神经氨酸生产技术领域。本发明公开的生产N‑乙酰神经氨酸的发酵方法,其包括在发酵过程中,往接种有产N‑乙酰神经氨酸菌的发酵培养基中添加补料液,补料液含有甘油和添加剂;添加剂选自N‑乙酰葡萄糖胺和聚磷酸类物质中的一种或两种的组合。该发酵方法通过对补料液的组分或用量优化,提高了N‑乙酰神经氨酸的合成率,同时提高N‑乙酰神经氨酸的产量。
Description
技术领域
本发明涉及N-乙酰神经氨酸生产技术领域,具体而言,涉及一种生产N-乙酰神经氨酸的发酵方法。
背景技术
N-乙酰神经氨酸(N-acetyl neuraminic acid,NeuAc)是含有9个碳原子,并具有吡喃糖结构的酸性氨基糖,是唾液酸家族的主要成员之一。NeuAc广泛分布于哺乳动物体内,是细胞膜蛋白的重要组成部分,参与机体多种生理功能:1)抗识别作用;2)提高婴幼儿智力和记忆力;3)抑制白细胞黏附和消炎;4)抗肿瘤、抗病毒;5)抗老年痴呆,等。NeuAc广泛应用于食品领域、保健品领域、化妆品领域、医药前体及疾病诊断等,具有重大的市场价值。
目前N-乙酰神经氨酸的主要生产方法包括:生物酶催转化、聚唾液酸发酵水解法及基因工程菌直接发酵。生物酶催转化因为转化前体N-乙酰葡萄糖胺和丙酮酸及能量供体ATP成本高,导致NeuAc合成成本高。聚唾液酸水解法由于其发酵产量低及后处理复杂,成本也居高不下。基因工程菌通过对大肠杆菌模式菌株基因改造,使之能够利用普通廉价的碳源进行高密度发酵,并达到较高的NeuAc产量,近年来受到广泛重视。虽然基因工程菌来源的NeuAc成本已经大幅度降低,但是产量还是相对较低,较高的成本限制了其应用范围。
鉴于此,特提出本发明。
发明内容
本发明的目的在于提供一种生产N-乙酰神经氨酸的发酵方法。该发酵方法通过对补料液的组分或用量优化,提高了N-乙酰神经氨酸的合成率,同时提高N-乙酰神经氨酸的产量。
本发明是这样实现的:
本发明提供了一种生产N-乙酰神经氨酸的发酵方法,在发酵过程中,往接种有产N-乙酰神经氨酸菌的发酵培养基中添加补料液;
其中,所述补料液含有甘油和添加剂;所述添加剂选自N-乙酰葡萄糖胺和聚磷酸类物质中的一种或两种的组合。
本发明中通过添加N-乙酰神经氨酸前体物质N-乙酰葡萄糖胺可以促进NeuAc的合成,提高单位时间NeuAc的合成量,并且最终产量也有提高。添加聚磷酸类物质,可以促进体内ATP的合成,给细胞提高更多能量,且促进N-乙酰葡萄糖胺异构化为N-乙酰甘露糖胺,从而更快速和高效合成NeuAc,同时产量能够提高。
进一步地,在本发明的一些实施方案中,所述补料液以7~16ml/(L*h)的速率(即每L发酵培养基,每小时添加的补料液7~16ml)添加至所述发酵培养基中。
发明人惊喜的发现补料液的添加速率能够影响N-乙酰神经氨酸的合成速率以及产量,在以合适的速率添加补料液可以提高N-乙酰神经氨酸的合成速率以及产量,这是本发明首次发现的。具体的,本发明发现以7~16ml/(L*h)的速率添加补料液,N-乙酰神经氨酸的合成速率以及产量得到提高,尤其是以11ml/(L*h)的速率添加,N-乙酰神经氨酸的合成速率以及产量具有明显的提高。
进一步地,在本发明的一些实施方案中,所述补料液以8-14ml/(L*h)的速率添加至所述发酵培养基中。
进一步地,在本发明的一些实施方案中,所述补料液以7-11ml/(L*h)的速率添加至所述发酵培养基中。
进一步地,在本发明的一些实施方案中,所述补料液以7-16ml/(L*h)的速率添加至所述发酵培养基中。
进一步地,在本发明的一些实施方案中,所述补料液以11-16ml/(L*h)的速率添加至所述发酵培养基中。
进一步地,在本发明的一些实施方案中,所述补料液以7ml/(L*h)的速率添加至所述发酵培养基中。
进一步地,在本发明的一些实施方案中,所述补料液以11ml/(L*h)的速率添加至所述发酵培养基中。
进一步地,在本发明的一些实施方案中,所述补料液以16ml/(L*h)的速率添加至所述发酵培养基中。
进一步地,在本发明的一些实施方案中,所述补料液中的N-乙酰葡萄糖胺的含量为2%-3%。
进一步地,在本发明的一些实施方案中,所述补料液中的N-乙酰葡萄糖胺的含量为2.5%。
进一步地,在本发明的一些实施方案中,所述补料液中的聚磷酸类物质的含量为0.5%-1.5%。
进一步地,在本发明的一些实施方案中,所述补料液中的聚磷酸类物质的含量为0.5%。
进一步地,在本发明的一些实施方案中,所述补料液中的聚磷酸类物质的含量为1%。
进一步地,在本发明的一些实施方案中,聚磷酸类物质为多聚磷酸、多聚磷酸盐或三聚磷酸盐。
进一步地,在本发明的一些实施方案中,多聚磷酸盐为多聚磷酸钠、多聚磷酸钾、或多聚磷酸氨;三聚磷酸盐为三聚磷酸钠、三聚磷酸钾、三聚磷酸铝或三聚磷酸氨。
进一步地,在本发明的一些实施方案中,所述补料液中的甘油含量为40%-80%。
进一步地,在本发明的一些实施方案中,所述补料液中的甘油含量为50%。
进一步地,在本发明的一些实施方案中,所述产N-乙酰神经氨酸菌的保藏编号为CCTCC No:M2013494。
该菌株于2013年10月24日保藏于位于中国武汉大学的中国典型培养物保藏中心,保藏编号为CCTCC No:M2013494。分类学命名为:大肠杆菌(Escherichia)。
需要说明的,产N-乙酰神经氨酸菌并不限于保藏编号为CCTCC No:M2013494的大肠杆菌工程菌,其他的可以产N-乙酰神经氨酸的工程菌也可以适用本发明,均属于本发明的保护范围。
进一步地,在本发明的一些实施方案中,所述发酵培养基含有如下组分:甘油、酵母粉,蛋白胨、玉米浆干粉、磷酸氢二钾、磷酸二氢钾、硫酸镁、氯化钙、硫酸亚铁以及IPTG。
发酵培养基中同时采用复合氮源,让细胞营养更均衡,更有利于菌体的生产。
进一步地,在本发明的一些实施方案中,发酵过程中的条件如下:维持DO高于30%、发酵温度:36-38℃,维持所述发酵培养基的pH为6.5-6.9。
进一步地,在本发明的一些实施方案中,用氨水维持所述发酵培养基的pH。
本发明具有以下有益效果:
本发明提供的生产N-乙酰神经氨酸的发酵方法,通过在发酵过程中添加含甘油以及N-乙酰葡萄糖胺和/或聚磷酸类物质的补料液,有效地提高了N-乙酰神经氨酸的合成速率,提高了N-乙酰神经氨酸的产量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本发明的某些实施例,因此不应被看作是对范围的限定,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施例1的发酵液中的N-乙酰神经氨酸的HPLC图谱。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者,按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者,均为可以通过市售购买获得的常规产品。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
本实施例提供的生产N-乙酰神经氨酸的发酵方法,包括如下步骤:
1菌种活化:
取冻存的产N-乙酰神经氨酸的菌种(保藏号CCTCC No:M2013494)划线接种至固体LB培养基上,37℃培养。
2一级种子的培养:
待长出单菌落后,挑取单菌落,接种到含50mL液体LB种子培养基的三角瓶中,200rpm,37℃培养过夜,得到一级种子液。
3二级种子的培养:
将一级种子液按1%的接种量接到含50mL液体种子培养基的三角瓶中,200rpm,37℃培养6h,得到二级种子液。
液体LB培养基含有:蛋白胨10g/L,酵母浸膏粉5g/L,氯化钠10g/L,pH7.0。
固体LB培养基含有:蛋白胨10g/L,酵母浸膏粉5g/L,氯化钠10g/L,琼脂20g/L,pH7.0。
4发酵罐发酵:
发酵罐(5L的规格)装有液体发酵培养基3L,将二级种子液100mL接种至发酵罐中培养;
本实施例中,液体发酵培养基的成分包括如下:甘油20g/L、酵母粉2g/L,蛋白胨4g/L,玉米浆干粉11g/L、磷酸氢二钾5g/L、磷酸二氢钾3g/L,硫酸镁1.2g/L、氯化钙0.01g/L、硫酸亚铁1g/L,IPTG0.2mM。
发酵培养基中还加入有1mL泡敌以抑制泡沫产生。
发酵条件:
控制初始通气量1vvm,初始转速200rpm;接种后根据调整转速及通气维持DO高于30%、发酵温度:37℃。
发酵过程用17%的氨水维持pH6.8培养基中碳源耗完后,以11ml/(L*h)的速率流加补料液至发酵结束。
补料液:含50%甘油,且添加有2.5%的N-乙酰葡萄糖胺和1%的多聚磷酸(阿拉丁直接购买)。
该补料液的制备方法:称取1000g甘油、50g N-乙酰葡萄糖胺和20g多聚磷酸,加水定容2L,121℃灭菌20分钟备用。
发酵培养60h放罐,检测其NeuAc含量。
5N-乙酰神经氨酸含量的检测方法如下:
发酵液离心去除菌体,清液稀释一定倍数,HPLC检测。
高效液相色谱(HPLC)检测法:岛津Lc-15c;检测柱Bio-Rad AMINEX HPX 87HOrganic Analysis Column(300×7.8mm);柱温60℃;流动相5mmol硫酸,流速是0.6ml/min;检测波长210nm。
结果如图1所示,结果显示,采用本实施例的发酵方法在发酵60h NeuAc产量达92.3g/L(即每L发酵液含92.3g NeuAc),平均合成速率18.46g/L*12h(即每12h每升发酵液NeuAc产物增加量)。
实施例2
本实施例提供的生产N-乙酰神经氨酸的发酵方法与实施例1基本相同,不同的是本实施例中的补料液含50%甘油和2.5%的N-乙酰葡萄糖胺。
结果显示,采用本实施例的发酵方法在发酵60h NeuAc产量82.3g/L,平均合成速率16.46g/L*12h。
实施例3
本实施例提供的生产N-乙酰神经氨酸的发酵方法与实施例1基本相同,不同的是本实施例中的补料液含50%甘油和1%多聚磷酸。
结果显示,采用本实施例的发酵方法在发酵60h NeuAc产量76.8g/L,平均合成速率15.36g/L*12h。
实施例4
本实施例提供的生产N-乙酰神经氨酸的发酵方法与实施例1基本相同,不同的是本实施例中的补料液仅含50%甘油。
结果显示,采用本实施例的发酵方法在发酵60h NeuAc产量67.3g/L,平均合成速率13.46g/L*12h。
实施例5
本实施例提供的生产N-乙酰神经氨酸的发酵方法与实施例1基本相同,不同的是本实施例中的补料液以7ml/L*h的速率添加。
结果显示,采用本实施例的发酵方法在发酵60h,NeuAc产量60.7g/L,平均合成速率12.14g/L*12h。
实施例6
本实施例提供的生产N-乙酰神经氨酸的发酵方法与实施例1基本相同,不同的是本实施例中的补料液以16ml/L*h的速率添加。
结果显示,采用本实施例的发酵方法发酵60h,NeuAc产量85.2g/L,平均合成速率17.04g/L*12h。
实施例7
本实施例提供的生产N-乙酰神经氨酸的发酵方法与实施例1基本相同,不同的是本实施例中的补料液含50%甘油和2.5%的N-乙酰葡萄糖胺和0.5%的多聚磷酸。
结果显示,采用本实施例的发酵方法在发酵60h NeuAc产量88.7g/L,平均合成速率17.74g/L*12h。
实施例8
本实施例提供的生产N-乙酰神经氨酸的发酵方法与实施例1基本相同,不同的是本实施例中的补料液含50%甘油和2.5%的N-乙酰葡萄糖胺和1%的三聚磷酸钠。
结果显示,采用本实施例的发酵方法在发酵60h NeuAc产量91.6g/L,平均合成速率18.32g/L*12h。
对比例1
本对比例提供的生产N-乙酰神经氨酸的发酵方法与实施例1基本相同,不同的是底料甘油耗完后,不进行补料液流加。
结果显示,采用本对比例的发酵方法发酵60h,NeuAc产量3.4g/L,与底料甘油耗完时产量一致。
对比例2
本对比例提供的生产N-乙酰神经氨酸的发酵方法与实施例1基本相同,不同的是本对比例中的补料液仅含50%葡萄糖。
结果显示,采用本实施例的发酵方法发酵60h,NeuAc产量34.5g/L,平均合成速率6.90g/L*12h。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种生产N-乙酰神经氨酸的发酵方法,其特征在于,其包括:在发酵过程中,往接种有产N-乙酰神经氨酸菌的发酵培养基中添加补料液;
其中,所述补料液含有甘油和添加剂;所述添加剂选自N-乙酰葡萄糖胺和聚磷酸类物质中的一种或两种的组合;
所述产N-乙酰神经氨酸菌的保藏编号为CCTCC No:M2013494;
所述聚磷酸类物质为多聚磷酸或多聚磷酸盐。
2.根据权利要求1所述的生产N-乙酰神经氨酸的发酵方法,其特征在于,所述补料液以7~16ml/L*h的速率添加至所述发酵培养基中。
3.根据权利要求2所述的生产N-乙酰神经氨酸的发酵方法,其特征在于,所述补料液中的N-乙酰葡萄糖胺的含量为2%-3%。
4.根据权利要求2所述的生产N-乙酰神经氨酸的发酵方法,其特征在于,所述补料液中的聚磷酸类物质的含量为0.5%-1.5%。
5.根据权利要求4所述的生产N-乙酰神经氨酸的发酵方法,其特征在于,所述多聚磷酸盐为多聚磷酸钠、多聚磷酸钾或多聚磷酸氨。
6.根据权利要求4所述的生产N-乙酰神经氨酸的发酵方法,其特征在于,所述多聚磷酸盐为三聚磷酸盐,所述三聚磷酸盐为三聚磷酸钠、三聚磷酸钾、三聚磷酸铝或三聚磷酸氨。
7.根据权利要求2-6任一项所述的生产N-乙酰神经氨酸的发酵方法,其特征在于,所述补料液中的甘油含量为40%-80%。
8.根据权利要求2-6任一项所述的生产N-乙酰神经氨酸的发酵方法,其特征在于,所述发酵培养基含有如下组分:甘油、酵母粉,蛋白胨、玉米浆干粉、磷酸氢二钾、磷酸二氢钾、硫酸镁、氯化钙、硫酸亚铁以及IPTG。
9.根据权利要求2-6任一项所述的生产N-乙酰神经氨酸的发酵方法,其特征在于,发酵过程中的条件如下:维持DO高于30%、发酵温度:36-38℃,维持所述发酵培养基的pH为6.5-6.9。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201910135109.9A CN109628512B (zh) | 2019-02-22 | 2019-02-22 | 一种生产n-乙酰神经氨酸的发酵方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201910135109.9A CN109628512B (zh) | 2019-02-22 | 2019-02-22 | 一种生产n-乙酰神经氨酸的发酵方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN109628512A CN109628512A (zh) | 2019-04-16 |
CN109628512B true CN109628512B (zh) | 2020-11-03 |
Family
ID=66065741
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201910135109.9A Active CN109628512B (zh) | 2019-02-22 | 2019-02-22 | 一种生产n-乙酰神经氨酸的发酵方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN109628512B (zh) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114196693B (zh) * | 2021-10-25 | 2023-11-24 | 福州一诺维生物科技有限公司 | 一种n-乙酰神经氨酸的制备方法 |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108424868B (zh) * | 2018-03-22 | 2020-11-03 | 江南大学 | 一种利用天然双碳源高产n-乙酰神经氨酸的重组菌 |
CN108441461B (zh) * | 2018-03-22 | 2020-11-06 | 江南大学 | 一种利用人工双碳源高产n-乙酰神经氨酸的重组菌 |
-
2019
- 2019-02-22 CN CN201910135109.9A patent/CN109628512B/zh active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN109628512A (zh) | 2019-04-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Cai et al. | Biotechnical production of trehalose through the trehalose synthase pathway: Current status and future prospects | |
CN108410783B (zh) | 一种培养大肠杆菌发酵生产氨基葡萄糖的方法 | |
CN104388496B (zh) | 一种酶法降解几丁质生产n‑乙酰氨基葡萄糖的方法 | |
CN108034599B (zh) | 一株源自白酒酿造体系的高效合成γ-氨基丁酸的短乳杆菌 | |
CN103468624B (zh) | 一种用于高效生产海藻糖的基因工程菌 | |
CN105950590B (zh) | 一种ι-卡拉胶酶的制备方法 | |
CN104988108A (zh) | 一种高产n-乙酰神经氨酸代谢工程菌及构建方法和应用 | |
Perna et al. | Microbial fructosyltransferase: production by submerged fermentation and evaluation of pH and temperature effects on transfructosylation and hydrolytic enzymatic activities | |
CN109628512B (zh) | 一种生产n-乙酰神经氨酸的发酵方法 | |
CN101617828B (zh) | 虾青素食品的制备方法 | |
CN105219663A (zh) | 合成海藻糖的专用菌株及其用于合成海藻糖的方法 | |
CN108624638B (zh) | 一种发酵生产氨基葡萄糖的方法 | |
CN108588152B (zh) | 聚唾液酸发酵培养基、聚唾液酸的生产方法和聚唾液酸制品 | |
CN102676485B (zh) | 一种制备甲壳素脱乙酰酶的方法 | |
CN102533607A (zh) | 一株产β-半乳糖苷酶的菌株及用该酶生产低聚半乳糖的方法 | |
CN109943511A (zh) | 一株产l-缬氨酸的黄色短杆菌及其应用 | |
CN109161570B (zh) | 一种提高发酵产n-乙酰神经氨酸的方法及发酵液 | |
JP3659985B2 (ja) | トレハラーゼ及び該酵素を用いた糖類の製法 | |
CN109136308B (zh) | 一种提高发酵产聚唾液酸的方法及发酵液 | |
KR20190011450A (ko) | 푸코오스를 포함하는 다당류 제조방법 | |
CN107119033A (zh) | 一种用重组大肠杆菌菌株制备麦芽寡糖基海藻糖水解酶的方法 | |
WO1995034570A1 (fr) | Processus de production de disaccharides et de nouveaux saccharides | |
CN114164192B (zh) | 一种蔗糖磷酸化酶及其在制备葡萄糖-1-磷酸中的应用 | |
CN114250207B (zh) | 一种高活性的蔗糖磷酸化酶及应用 | |
JPS62208293A (ja) | ビフイドバクテリウム菌増殖促進因子の製造法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |