CN109706196A - 谷氨酸和菌体蛋白的共生产方法 - Google Patents
谷氨酸和菌体蛋白的共生产方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109706196A CN109706196A CN201811209422.4A CN201811209422A CN109706196A CN 109706196 A CN109706196 A CN 109706196A CN 201811209422 A CN201811209422 A CN 201811209422A CN 109706196 A CN109706196 A CN 109706196A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- fermentation
- glutamic acid
- mycoprotein
- liquid
- tank
- 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.)
- Pending
Links
- WHUUTDBJXJRKMK-UHFFFAOYSA-N Glutamic acid Natural products OC(=O)C(N)CCC(O)=O WHUUTDBJXJRKMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 69
- 235000013922 glutamic acid Nutrition 0.000 title claims abstract description 69
- 239000004220 glutamic acid Substances 0.000 title claims abstract description 69
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 13
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 claims abstract description 68
- 230000004151 fermentation Effects 0.000 claims abstract description 68
- 238000011218 seed culture Methods 0.000 claims abstract description 13
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 45
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 27
- CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L Magnesium sulfate Chemical compound [Mg+2].[O-][S+2]([O-])([O-])[O-] CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 16
- SQUHHTBVTRBESD-UHFFFAOYSA-N Hexa-Ac-myo-Inositol Natural products CC(=O)OC1C(OC(C)=O)C(OC(C)=O)C(OC(C)=O)C(OC(C)=O)C1OC(C)=O SQUHHTBVTRBESD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- CDAISMWEOUEBRE-GPIVLXJGSA-N inositol Chemical compound O[C@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@H](O)[C@@H]1O CDAISMWEOUEBRE-GPIVLXJGSA-N 0.000 claims description 15
- 229960000367 inositol Drugs 0.000 claims description 15
- CDAISMWEOUEBRE-UHFFFAOYSA-N scyllo-inosotol Natural products OC1C(O)C(O)C(O)C(O)C1O CDAISMWEOUEBRE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 241000186226 Corynebacterium glutamicum Species 0.000 claims description 14
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims description 13
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims description 13
- 239000001963 growth medium Substances 0.000 claims description 13
- 239000002609 medium Substances 0.000 claims description 13
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 claims description 12
- 239000008103 glucose Substances 0.000 claims description 12
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 12
- 229910052943 magnesium sulfate Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 235000019341 magnesium sulphate Nutrition 0.000 claims description 8
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N sulfuric acid Substances OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 230000003519 ventilatory effect Effects 0.000 claims description 8
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 240000008042 Zea mays Species 0.000 claims description 7
- 235000005824 Zea mays ssp. parviglumis Nutrition 0.000 claims description 7
- 235000002017 Zea mays subsp mays Nutrition 0.000 claims description 7
- 235000005822 corn Nutrition 0.000 claims description 7
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 claims description 5
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 5
- 229910000402 monopotassium phosphate Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 235000019796 monopotassium phosphate Nutrition 0.000 claims description 5
- PJNZPQUBCPKICU-UHFFFAOYSA-N phosphoric acid;potassium Chemical compound [K].OP(O)(O)=O PJNZPQUBCPKICU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000000908 ammonium hydroxide Substances 0.000 claims description 4
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 claims description 4
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 claims description 4
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 claims description 4
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 claims description 4
- 238000004042 decolorization Methods 0.000 claims description 4
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 4
- SURQXAFEQWPFPV-UHFFFAOYSA-L iron(2+) sulfate heptahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.O.O.[Fe+2].[O-]S([O-])(=O)=O SURQXAFEQWPFPV-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 4
- ISPYRSDWRDQNSW-UHFFFAOYSA-L manganese(II) sulfate monohydrate Chemical compound O.[Mn+2].[O-]S([O-])(=O)=O ISPYRSDWRDQNSW-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 4
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 claims description 4
- 230000001376 precipitating effect Effects 0.000 claims description 4
- 238000000527 sonication Methods 0.000 claims description 4
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 3
- 238000009210 therapy by ultrasound Methods 0.000 claims description 3
- 235000018102 proteins Nutrition 0.000 claims description 2
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 claims description 2
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 claims description 2
- ATHHXGZTWNVVOU-UHFFFAOYSA-N N-methylformamide Chemical compound CNC=O ATHHXGZTWNVVOU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- 240000007594 Oryza sativa Species 0.000 claims 1
- 235000007164 Oryza sativa Nutrition 0.000 claims 1
- 239000010977 jade Substances 0.000 claims 1
- 235000020265 peanut milk Nutrition 0.000 claims 1
- 235000009566 rice Nutrition 0.000 claims 1
- 235000001014 amino acid Nutrition 0.000 abstract description 3
- 150000001413 amino acids Chemical class 0.000 abstract description 3
- WHUUTDBJXJRKMK-VKHMYHEASA-N L-glutamic acid Chemical compound OC(=O)[C@@H](N)CCC(O)=O WHUUTDBJXJRKMK-VKHMYHEASA-N 0.000 description 77
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 36
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 11
- 210000000170 cell membrane Anatomy 0.000 description 11
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 7
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 description 7
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 7
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000008859 change Effects 0.000 description 5
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 description 4
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 description 4
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- HHLFWLYXYJOTON-UHFFFAOYSA-N glyoxylic acid Chemical compound OC(=O)C=O HHLFWLYXYJOTON-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- NAOLWIGVYRIGTP-UHFFFAOYSA-N 1,3,5-trihydroxyanthracene-9,10-dione Chemical compound C1=CC(O)=C2C(=O)C3=CC(O)=CC(O)=C3C(=O)C2=C1 NAOLWIGVYRIGTP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-L Phosphate ion(2-) Chemical compound OP([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 3
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- -1 carbon dicarboxylic acids Chemical class 0.000 description 3
- 210000002421 cell wall Anatomy 0.000 description 3
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 3
- 230000002503 metabolic effect Effects 0.000 description 3
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 3
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000035755 proliferation Effects 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 3
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 3
- 238000002525 ultrasonication Methods 0.000 description 3
- KPGXRSRHYNQIFN-UHFFFAOYSA-N 2-oxoglutaric acid Chemical compound OC(=O)CCC(=O)C(O)=O KPGXRSRHYNQIFN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 2
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003610 charcoal Substances 0.000 description 2
- 239000000306 component Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 description 2
- 239000002054 inoculum Substances 0.000 description 2
- 230000037353 metabolic pathway Effects 0.000 description 2
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 2
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 2
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 2
- 230000001954 sterilising effect Effects 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- DWNBOPVKNPVNQG-LURJTMIESA-N (2s)-4-hydroxy-2-(propylamino)butanoic acid Chemical compound CCCN[C@H](C(O)=O)CCO DWNBOPVKNPVNQG-LURJTMIESA-N 0.000 description 1
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 1
- 108010073032 Grain Proteins Proteins 0.000 description 1
- KSMRODHGGIIXDV-YFKPBYRVSA-N N-acetyl-L-glutamine Chemical compound CC(=O)N[C@H](C(O)=O)CCC(N)=O KSMRODHGGIIXDV-YFKPBYRVSA-N 0.000 description 1
- CKUAXEQHGKSLHN-UHFFFAOYSA-N [C].[N] Chemical compound [C].[N] CKUAXEQHGKSLHN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229960005488 aceglutamide Drugs 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- HWXBTNAVRSUOJR-UHFFFAOYSA-N alpha-hydroxyglutaric acid Natural products OC(=O)C(O)CCC(O)=O HWXBTNAVRSUOJR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229940009533 alpha-ketoglutaric acid Drugs 0.000 description 1
- 238000005576 amination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- JFCQEDHGNNZCLN-UHFFFAOYSA-N anhydrous glutaric acid Natural products OC(=O)CCCC(O)=O JFCQEDHGNNZCLN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000007321 biological mechanism Effects 0.000 description 1
- 210000004556 brain Anatomy 0.000 description 1
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 239000006052 feed supplement Substances 0.000 description 1
- 230000009123 feedback regulation Effects 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 239000000796 flavoring agent Substances 0.000 description 1
- 235000019634 flavors Nutrition 0.000 description 1
- 229930195712 glutamate Natural products 0.000 description 1
- 238000001727 in vivo Methods 0.000 description 1
- 230000003834 intracellular effect Effects 0.000 description 1
- 239000012092 media component Substances 0.000 description 1
- 239000012533 medium component Substances 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 230000022558 protein metabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 1
- 230000028327 secretion Effects 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 230000004102 tricarboxylic acid cycle Effects 0.000 description 1
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
Abstract
本发明属于氨基酸生产技术领域，公开了谷氨酸和菌体蛋白的共生产方法，其包括如下步骤：步骤1）种子培养，步骤2）发酵，步骤3）制备菌体蛋白，步骤4）制备谷氨酸。本发明在制备谷氨酸的同时，获得了菌体蛋白，提高了工业附加值。
Description
技术领域
本发明属于氨基酸生产技术领域，涉及谷氨酸和菌体蛋白的共生产方法。
背景技术
谷氨酸，是一种酸性氨基酸。分子内含两个羧基，化学名称为α-氨基戊二酸。谷氨酸是里索逊1856年发现的，为无色晶体，有鲜味，微溶于水，而溶于盐酸溶液，等电点3.22。大量存在于谷类蛋白质中，动物脑中含量也较多。谷氨酸在生物体内的蛋白质代谢过程中占重要地位，参与动物、植物和微生物中的许多重要化学反应。目前，制备谷氨酸最常用的方法是微生物发酵法。
谷氨酸棒杆菌是谷氨酸发酵的菌株，属于兼性好氧菌，培养基成分及培养条件不同，产物也不同。在谷氨酸发酵过程中，当培养基中碳氮比的改变会影响菌株增殖和谷氨酸合成。当发酵液 pH 呈酸性时，生成的谷氨酸会进一步转化为乙酰谷氨酰胺。因此，谷氨酸发酵条件优化主要为培养基组分和发酵过程参数控制优化两方面。在发酵过程中，菌种自身的发酵特性有时会发生变化，导致批次间发酵性能出现巨大差异。一旦菌种发酵特性发生改变，菌体对环境变化的适应能力和产酸能力就会下降，表现为补料之后出现“只耗糖、不产酸”的现象，最终谷氨酸浓度很低，造成发酵性能不稳定。谷氨酸发酵的前期主要菌株增殖迅速，中后期菌株增殖速度放缓，但是谷氨酸合成加快，是合成分泌谷氨酸的关键时期。
微生物在不同的环境条件下、利用不同底物代谢途径是不同的，有目的地对细胞代谢途径进行修饰和改造，改变细胞原有的代谢特征，可以提高目标产物的产量和得率。当四碳二羧酸全部由 CO2固定反应供给时，最高理论糖酸转化率为 81%；而当 CO2固定反应完全不起作用，四碳二羧酸只能通过乙醛酸供给，最高理论转化率为 54%。谷氨酸生产工艺已经发展相对成熟，主要技术指标为谷氨酸浓度 10%-12%，糖酸转化率 55%-60%。但是，与国外先进发酵工艺相比较，仍有较大的提升空间。有效地提高转化率，将可以节省原料成本、提升谷氨酸发酵的经济效益。利用谷氨酸棒杆菌进行谷氨酸发酵时的代谢副产物并不多，最主要的副产物是 CO2。因此，强化谷氨酸棒杆菌代谢途径中的 CO2固定反应，并为此让谷氨酸合成关键酶系有效地、相互协同作用，将有望提高 CO2的回用率和糖酸转化率，节省原料成本、增加企业利润。
谷氨酸发酵的关键在于发酵培养期间谷氨酸生产菌细胞膜结构与功能上的特异性变化，使细胞膜转变成有利于谷氨酸向膜外渗透，即完成由谷氨酸非积累型细胞向谷氨酸积累型细胞的转变。这样，由于终产物谷氨酸不断地排出细胞外，使细胞内的谷氨酸不能积累到引起反馈调节的浓度，谷氨酸就会在细胞内继续不断地被优先合成，又不断地透过细胞膜，分泌到发酵培养基中，从而得以大量积累。调整细胞膜通透性的物质较多，不同的菌株之间细胞膜结构差异较大，因此并没有规律可循，选择合适的调节剂来调整细胞膜的通透性也是谷氨酸发酵工艺中需要解决的技术问题。
发明内容
为了克服现有技术菌株发酵转化率和谷氨酸产量低等缺陷，本发明提出了谷氨酸和菌体蛋白的共生产方法。
本发明是通过如下技术方案来实现的：
谷氨酸和菌体蛋白的共生产方法，其包括如下步骤：步骤1）种子培养，步骤2）发酵，步骤3）制备菌体蛋白，步骤4）制备谷氨酸。
进一步地，所述方法包括如下步骤：
步骤1）种子培养：将谷氨酸棒杆菌接种到种子培养基中，摇床培养，得到的谷氨酸棒杆菌种子液；
步骤2）发酵：将种子液接种到含有发酵培养基的发酵罐中，发酵时间为48h；发酵时间分为两个阶段，第一阶段为12h，发酵温度为32℃，通气量为0.3vvm；第二阶段为36h，发酵温度为32℃，通气量为0.4vvm，第二阶段开始时，往发酵培养基中添加肌醇和二甲基甲酰胺，同时进行超声处理；整个发酵过程中，通过自动流加氨水控制pH在5.0，并通过流加浓度为100g/L的葡萄糖溶液将残糖控制在不低于1.0％；第二阶段完成后，收集发酵液；
步骤3）制备菌体蛋白：利用高速碟片分离机对发酵液进行离心，收集谷氨酸料液和菌体蛋白沉淀，将菌体蛋白烘干，粉碎，包装；
步骤4）制备谷氨酸：谷氨酸料液泵入脱色罐进行脱色处理，脱色罐中添加占谷氨酸料液质量1-2%的粉状活性炭，控制脱色罐内的温度为45-50℃，脱色30min后进行浓缩得到浓缩液；往一级等电罐中流加浓缩液，同时加入浓硫酸调节使等电罐中溶液的pH为3.5，温度控制在20℃，经过一级等电点罐的液体再依次经过二级等电点罐，同时加入浓硫酸调pH值，其中，二级等电点罐pH控制3.2，温度12℃；获得结晶的谷氨酸，将谷氨酸晶体干燥即得。
优选地，所述肌醇的添加量占发酵培养基质量的0.6-0.8%。
优选地，所述二甲基甲酰胺的添加量占发酵培养基质量的0.3-0.4%。
优选地，所述超声处理的参数为：超声频率为28 kHz、超声功率密度为100W/L、超声处理时间为1h。
优选地，所述种子培养基的组分为：葡萄糖6％、玉米浆3％、磷酸二氢钾0.2％、七水硫酸镁0.02％、一水硫酸锰0.01％。
优选地，所述发酵罐培养基的组分为：葡萄糖12%、玉米浆3%、尿素0.5%、磷酸二氢钾0.1%、七水硫酸亚铁0.02%、七水硫酸镁0.02%。
与现有技术相比，本发明取得的有益效果主要包括但是并不限于以下几个方面：
实现各营养元素的合理配比，最大发挥菌体的产酸能力，以提高发酵转化率和产酸；谷氨酸产生菌增殖到最大值，谷氨酸生成酶系形成完全时，产酸期时的适当时机加入适量的肌醇和二甲基甲酰胺，既可以强化CO2 固定反应, 削弱乙醛酸循环, 保证三羧酸循环不被中断和源源不断供给α-酮戊二酸，通过还原氨基化反应，大量积累谷氨酸，提高发酵转化率，还能够促进细胞膜通透性的增强，有利于底物分子更容易进入细胞与生物酶接触，也有利于谷氨酸分泌到胞外，既提高了转化率，又增加了谷氨酸产量。
超声波生物作用机制主要是空化作用引起的机械力和热作用，该作用可能导致空泡周围的细胞的细胞壁和质膜的击穿或可逆的质膜透性改变，这种改变是可逆的，细胞自身能修复壁和膜的破损则可以提高细胞膜和细胞壁穿透性，并且不影响细胞的生物活性，因而超声对细胞膜的作用是暂时的，当超声作用终止后, 细胞膜的通透性就会恢复到原来的状态；但是过高强度的超声波会造成菌株破裂死亡，因此选择频率28 kHz、功率密度100W/L超声处理1 h。
本发明开拓性地将CO2 固定和细胞通透衔接到一起，结合低强度的超声波处理，大幅提高了转化率和谷氨酸产量。
本发明在制备谷氨酸的同时，获得了菌体蛋白，提高了工业附加值。
附图说明
图1：不同添加量的肌醇对转化率和谷氨酸浓度的影响；
图2：不同添加量的二甲基甲酰胺对转化率和谷氨酸浓度的影响。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请具体实施例，对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
实施例1
谷氨酸和菌体蛋白的共生产方法，其包括如下步骤：
将谷氨酸棒杆菌(Corynebacterium glutamicum)ATCC13761接种到种子培养基中，在32℃，100rpm摇床培养12h，得到的谷氨酸棒杆菌种子液；所述谷氨酸棒杆菌种子培养基的组分为(以下均为质量百分比)：葡萄糖6％、玉米浆3％、磷酸二氢钾0.2％、七水硫酸镁0.02％、一水硫酸锰0.01％，115℃灭菌15min；
将种子液以8％接种量接种到含有发酵培养基的发酵罐中，发酵时间为48h；发酵时间分为两个阶段，第一阶段为12h，发酵温度为32℃，通气量为0.3vvm；第二阶段为36h，发酵温度为32℃，通气量为0.4vvm，第二阶段开始时，往发酵培养基中添加肌醇和二甲基甲酰胺，添加量分别为0.6%和0.3%，同时超声处理，超声频率为28 kHz、超声功率密度为100W/L、超声处理时间为1h；整个发酵过程中，通过自动流加氨水控制pH在5.0，并通过流加浓度为100g/L的葡萄糖溶液将残糖控制在不低于1.0％；第二阶段完成后，收集发酵液；
所述发酵罐培养基的组分为（质量百分比）：葡萄糖12%、玉米浆3%、尿素0.5%、磷酸二氢钾0.1%、七水硫酸亚铁0.02%、七水硫酸镁0.02%；
利用高速碟片分离机对发酵液进行离心，收集谷氨酸料液和菌体蛋白沉淀，高速碟片机分离菌体蛋白的转速为4000r/min，将菌体蛋白烘干，粉碎，包装；
谷氨酸料液泵入脱色罐进行脱色处理，脱色罐中添加占谷氨酸料液质量1.5%的粉状活性炭，控制脱色罐内的温度为50℃，脱色30min后浓缩为原体积的三分之一，所述浓缩参数为：温度70℃，真空度为-0.1kpa；往一级等电罐中流加上述浓缩液，同时加入浓硫酸调节使等电罐中溶液的pH为3.5，温度控制在20℃，经过一级等电点罐的液体再依次经过二级等电点罐，同时加入浓硫酸调pH值，其中，二级等电点罐pH控制3.2，温度12℃；获得结晶的谷氨酸，将谷氨酸晶体干燥即得，经计算，谷氨酸收率为95.1%。
实施例2
谷氨酸和菌体蛋白的共生产方法，其包括如下步骤：
将谷氨酸棒杆菌(Corynebacterium glutamicum)ATCC13761接种到种子培养基中，在32℃，100rpm摇床培养24h，得到的谷氨酸棒杆菌种子液；所述谷氨酸棒杆菌种子培养基的组分为(以下均为质量百分比)：葡萄糖6％、玉米浆3％、磷酸二氢钾0.2％、七水硫酸镁0.02％、一水硫酸锰0.01％，115℃灭菌15min；
将种子液以10％接种量接种到含有发酵培养基的发酵罐中，发酵时间为48h；发酵时间分为两个阶段，第一阶段为12h，发酵温度为32℃，通气量为0.4vvm；第二阶段为36h，发酵温度为32℃，通气量为0.5vvm，第二阶段开始时，往发酵培养基中添加肌醇和二甲基甲酰胺，添加量分别为0.8%和0.4%，同时超声处理，超声频率为28 kHz、超声功率密度为100W/L、超声处理时间为1h；整个发酵过程中，通过自动流加氨水控制pH在5.0，并通过流加浓度为100g/L的葡萄糖溶液将残糖控制在不低于1.0％；第二阶段完成后，收集发酵液；
所述发酵罐培养基的组分为（质量百分比）：葡萄糖12%、玉米浆3%、尿素0.5%、磷酸二氢钾0.1%、七水硫酸亚铁0.02%、七水硫酸镁0.02%；
利用高速碟片分离机对发酵液进行离心，收集谷氨酸料液和菌体蛋白沉淀，高速碟片机分离菌体蛋白的转速为4000r/min，将菌体蛋白烘干，粉碎，包装；
谷氨酸料液泵入脱色罐进行脱色处理，脱色罐中添加占谷氨酸料液质量2%的粉状活性炭，控制脱色罐内的温度为45℃，脱色30min后浓缩为原体积的二分之一，所述浓缩参数为：温度70℃，真空度为-0.1kpa；往一级等电罐中流加上述浓缩液，同时加入浓硫酸调节使等电罐中溶液的pH为3.5，温度控制在20℃，经过一级等电点罐的液体再依次经过二级等电点罐，同时加入浓硫酸调pH值，其中，二级等电点罐pH控制3.2，温度12℃；获得结晶的谷氨酸，将谷氨酸晶体干燥即得，经计算，谷氨酸收率为95.4%。
实施例3
各因素对转化率和谷氨酸浓度的影响：
设置对照组，其中：
对照组1：不添加肌醇和二甲基甲酰胺，其余同实施例1；
对照组2：不添加肌醇，其余同实施例1；
对照组3：不添加二甲基甲酰胺，其余同实施例1；
对照组4：不采用超声处理，其余同实施例1；
实验组为实施例1。
各组转化率和谷氨酸浓度见表1。
表1
| 组别 | 转化率 | 谷氨酸浓度 |
| 对照组1 | 48.21 | 10.26 |
| 对照组2 | 53.43 | 11.84 |
| 对照组3 | 55.68 | 11.55 |
| 对照组4 | 57.36 | 12.79 |
| 实验组 | 62.37 | 13.92 |
结论：通过检测肌醇、二甲基甲酰胺以及超声波三种因素对转化率和谷氨酸浓度的影响发现，三种因素具备较好的协同效果，能够大幅提高转化率和谷氨酸浓度。
实施例4
1.不同添加量的肌醇对转化率和谷氨酸浓度的影响，分别设置添加量为：0，0.2%，0.4%，0.6%，0.8,1.0%，如图1所示，随着肌醇添加量的增加，转化率和谷氨酸浓度逐步提高，当增大到0.6%时，谷氨酸浓度达到最高，继续提高肌醇添加量，谷氨酸浓度没有明显增加，转化率略有提高，当增大到1.0%时，转化率和谷氨酸浓度均有所下降。
2. 不同添加量的二甲基甲酰胺对转化率和谷氨酸浓度的影响，分别设置添加量为：0.1%，0.2%，0.3%，0.4%,0.5%，0.6%，如图2所示，随着二甲基甲酰胺添加量的增加，转化率和谷氨酸浓度逐步提高，当增大到0.3%时，转化率最高，继续提高二甲基甲酰胺添加量到0.4%，转化率不会增加，但是谷氨酸浓度有少量增加，继续提高二甲基甲酰胺添加量，转化率和谷氨酸浓度均有所下降；本发明还检测了乙醇、甲醇对转化率和谷氨酸浓度的影响，在本实验体系中，低浓度的乙醇或者甲醇（1%以内）对转化率和谷氨酸浓度没有明显影响，提高浓度后，菌株会有一定的死亡率，可能与细胞壁损害程度有关，具体结果附图中未显示。
实验分析：
细胞生理代谢活力和细胞膜通透性的差异是造成转化率水平不同的重要原因。其中，本发明通过添加适量的二甲基甲酰胺，使得菌体的细胞膜通透性增强，有利于底物分子更容易进入细胞与生物酶接触，进而提高转化率。适量的肌醇可以强化CO2 固定反应, 促进谷氨酸的积累，提高发酵转化率。本发明将CO2 固定和细胞通透衔接到一起，结合低强度的超声波处理，使得物质的生产和运输相结合，大幅提高了转化率和谷氨酸产量。
以上列举的仅是本发明的最佳具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。
Claims (7)
1.谷氨酸和菌体蛋白的共生产方法，其包括如下步骤：步骤1）种子培养，步骤2）发酵，步骤3）制备菌体蛋白，步骤4）制备谷氨酸。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
步骤1）种子培养：将谷氨酸棒杆菌接种到种子培养基中，摇床培养，得到的谷氨酸棒杆菌种子液；
步骤2）发酵：将谷氨酸棒杆菌种子液接种到含有发酵培养基的发酵罐中，发酵时间为48h；发酵时间分为两个阶段，第一阶段为12h，发酵温度为32℃，通气量为0.3vvm；第二阶段为36h，发酵温度为32℃，通气量为0.4vvm，第二阶段开始时，往发酵培养基中添加肌醇和二甲基甲酰胺，同时进行超声处理；整个发酵过程中，通过自动流加氨水控制pH在5.0，并通过流加浓度为100g/L的葡萄糖溶液将残糖控制在不低于1.0％；第二阶段完成后，收集发酵液；
步骤3）制备菌体蛋白：利用高速碟片分离机对发酵液进行离心，收集谷氨酸料液和菌体蛋白沉淀，将菌体蛋白烘干，粉碎，包装；
步骤4）制备谷氨酸：谷氨酸料液泵入脱色罐进行脱色处理，脱色罐中添加占谷氨酸料液质量1-2%的粉状活性炭，控制脱色罐内的温度为45-50℃，脱色30min后进行浓缩得到浓缩液；往一级等电罐中流加浓缩液，同时加入浓硫酸调节使等电罐中溶液的pH为3.5，温度控制在20℃，经过一级等电点罐的液体再依次经过二级等电点罐，同时加入浓硫酸调pH值，其中，二级等电点罐pH控制3.2，温度12℃；获得结晶的谷氨酸，将谷氨酸晶体干燥即得。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述肌醇的添加量占发酵培养基质量的0.6-0.8%。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述二甲基甲酰胺的添加量占发酵培养基质量的0.3-0.4%。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述超声处理的参数为：超声频率为28kHz、超声功率密度为100W/L、超声处理时间为1h。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述种子培养基的组分为：葡萄糖6％、玉米浆3％、磷酸二氢钾0.2％、七水硫酸镁0.02％、一水硫酸锰0.01％。
7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述发酵罐培养基的组分为：葡萄糖12%、玉米浆3%、尿素0.5%、磷酸二氢钾0.1%、七水硫酸亚铁0.02%、七水硫酸镁0.02%。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811209422.4A CN109706196A (zh) | 2018-10-17 | 2018-10-17 | 谷氨酸和菌体蛋白的共生产方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811209422.4A CN109706196A (zh) | 2018-10-17 | 2018-10-17 | 谷氨酸和菌体蛋白的共生产方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109706196A true CN109706196A (zh) | 2019-05-03 |
Family
ID=66254706
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201811209422.4A Pending CN109706196A (zh) | 2018-10-17 | 2018-10-17 | 谷氨酸和菌体蛋白的共生产方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109706196A (zh) |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101434699A (zh) * | 2008-12-15 | 2009-05-20 | 中国科学院长春应用化学研究所 | 一种具有活性表面的聚谷氨酸酯微球及制备方法 |
| CN102186984A (zh) * | 2008-10-17 | 2011-09-14 | 吉坤日矿日石能源株式会社 | 类胡萝卜素的发酵法 |
| CN102703537A (zh) * | 2012-06-26 | 2012-10-03 | 呼伦贝尔东北阜丰生物科技有限公司 | 一种新的谷氨酸生产方法 |
| CA2835286A1 (en) * | 2011-05-09 | 2012-11-15 | Visen Medical, Inc. | Carbonic anhydrase targeting agents and methods of using same |
| CN103382452A (zh) * | 2013-08-13 | 2013-11-06 | 宝鸡阜丰生物科技有限公司 | 一种从谷氨酸发酵废液中提取菌体蛋白的方法 |
| EP2816028A1 (en) * | 2012-01-19 | 2014-12-24 | Korea Institute of Ocean Science and Technology | Method for synthesizing ramalin and ramalin precursor by using glutamic acid derivative and hydroxy aniline or hydroxy aniline having protected hydroxy group |
| CN106148445A (zh) * | 2016-07-15 | 2016-11-23 | 呼伦贝尔东北阜丰生物科技有限公司 | 一种新的谷氨酸提取工艺 |
| CN206751844U (zh) * | 2017-05-11 | 2017-12-15 | 天津科技大学 | 一种谷氨酸发酵装置 |
-
2018
- 2018-10-17 CN CN201811209422.4A patent/CN109706196A/zh active Pending
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102186984A (zh) * | 2008-10-17 | 2011-09-14 | 吉坤日矿日石能源株式会社 | 类胡萝卜素的发酵法 |
| CN101434699A (zh) * | 2008-12-15 | 2009-05-20 | 中国科学院长春应用化学研究所 | 一种具有活性表面的聚谷氨酸酯微球及制备方法 |
| CA2835286A1 (en) * | 2011-05-09 | 2012-11-15 | Visen Medical, Inc. | Carbonic anhydrase targeting agents and methods of using same |
| EP2816028A1 (en) * | 2012-01-19 | 2014-12-24 | Korea Institute of Ocean Science and Technology | Method for synthesizing ramalin and ramalin precursor by using glutamic acid derivative and hydroxy aniline or hydroxy aniline having protected hydroxy group |
| CN102703537A (zh) * | 2012-06-26 | 2012-10-03 | 呼伦贝尔东北阜丰生物科技有限公司 | 一种新的谷氨酸生产方法 |
| CN103382452A (zh) * | 2013-08-13 | 2013-11-06 | 宝鸡阜丰生物科技有限公司 | 一种从谷氨酸发酵废液中提取菌体蛋白的方法 |
| CN106148445A (zh) * | 2016-07-15 | 2016-11-23 | 呼伦贝尔东北阜丰生物科技有限公司 | 一种新的谷氨酸提取工艺 |
| CN206751844U (zh) * | 2017-05-11 | 2017-12-15 | 天津科技大学 | 一种谷氨酸发酵装置 |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| KCA BROMLEY-CHALLENOR等: "Bacterial growth on N,N-dimethylformamide: Implications for the biotreatment of industrial wastewater", 《JOURNAL OF INDUSTRIAL MICROBIOLOGY AND BIOTECHNOLOGY》 * |
| 牛书操: "酵母细胞的通透性及其谷胱甘肽合成能力研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅰ辑》 * |
| 荣青秀: "二甲基甲酰胺致H9c2心肌细胞膜损伤研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 医药卫生科技辑》 * |
| 马占龙: "强化 CO2固定反应提高发酵转化率的探讨", 《发酵科技通讯》 * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109652478B (zh) | 谷氨酸的绿色清洁发酵工艺 | |
| CN109371072A (zh) | 一种降低谷氨酸发酵染菌以及提高发酵效率的工艺 | |
| CN109706197A (zh) | 一种制备分离谷氨酸和蛋白膏的工艺 | |
| CN104630311A (zh) | 一种利用甜高粱同步生产秸秆纳米纤维素和细菌纤维素的方法 | |
| Marques et al. | Pulsed fed-batch strategy towards intensified process for lactic acid production using recycled paper sludge | |
| CN109652477A (zh) | 一种提高谷氨酸发酵中后期转化率的方法 | |
| CN110894522A (zh) | 一种玉米皮水解产物及其在发酵制备苏氨酸中的应用 | |
| CN106047954B (zh) | 一种循环发酵生产乳酸并联产蛋白饲料的方法 | |
| CN111944788B (zh) | 一种诱导里氏木霉产纤维素酶的方法 | |
| CN106244638B (zh) | 一种生物质循环发酵生产乳酸的综合利用工艺 | |
| CN106086093B (zh) | 乳酸发酵菌体渣预处理方法及循环发酵生产乳酸的方法 | |
| CN110029134B (zh) | 一种生产和提取谷氨酸的工艺 | |
| CN109706196A (zh) | 谷氨酸和菌体蛋白的共生产方法 | |
| CN111549080A (zh) | 一种丙酸锌的发酵生产工艺 | |
| CN108277240B (zh) | 一种发酵制备柠檬酸的工艺 | |
| CN107446909B (zh) | 一种大肠杆菌的固定化方法及利用固定化大肠杆菌补料发酵生产l-赖氨酸的方法 | |
| CN110885864A (zh) | 利用玉米皮水解产物制备苏氨酸发酵培养基的工艺 | |
| CN110004192A (zh) | 一种制取颗粒型苏氨酸的方法 | |
| CN115181764A (zh) | 一种制备l-苏氨酸的半连续发酵方法及其糖蜜营养液 | |
| CN113122588A (zh) | 一种混合碳源发酵乳酸的方法 | |
| CN111172204B (zh) | 一种提高柠檬酸发酵效率的制备方法 | |
| CN109943604A (zh) | 一种提高谷氨酸发酵转化率和提取率的方法 | |
| CN107446959B (zh) | 一种以豆渣为主要原料制备赤藓醇的方法 | |
| CN101880634A (zh) | 以玉米浸泡水生产饲料酵母的方法 | |
| CN1298846C (zh) | 半连续固态发酵－浸提耦合生产纤维素酶方法 |
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 | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20190503 |