CN109943603A

CN109943603A - 一种氨基酸发酵生产方法

Info

Publication number: CN109943603A
Application number: CN201910180075.5A
Authority: CN
Inventors: 李学朋; 季新利; 王峰; 王伟; 庄严; 卢松; 伏广好; 许传娟; 徐亚娟; 李文全
Original assignee: INNER MONGLIA FUFENG BIOLOGICAL TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: INNER MONGLIA FUFENG BIOLOGICAL TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2019-03-11
Filing date: 2019-03-11
Publication date: 2019-06-28

Abstract

本发明涉及一种氨基酸发酵生产方法，采用玉米浆酶解液替代发酵培养基中的玉米浆和豆粕水解液，发酵生产氨基酸。将微生物发酵培养基中的玉米浆用蛋白酶酶解成小分子多肽和游离氨基酸，更易于微生物吸收利用，从而得到满足微生物发酵所需的氮源。因此，根据本发明采用玉米浆酶解液代替玉米浆进行投料使发酵过程中不再需要添加豆粕水解液，既能消除外购豆粕水解液质量不稳定的因素，又能提高玉米浆中营养物质的利用率，减少资源浪费，同时也减少了氨基酸提取过程的杂质，有利于提高氨基酸收率和质量，降低企业的生产成本，增加企业利益。

Description

一种氨基酸发酵生产方法

技术领域

本发明涉及生物发酵工程技术领域，尤其涉及一种氨基酸发酵生产方法。

背景技术

氨基酸发酵需要碳源、氮源、磷源、其他微量元素和生长因子等。其中氮源是合成蛋白和氨基酸等代谢产物的必要成分。现有生产工艺的氨基酸发酵培养基中，氮源常以豆粕水解液、酵母膏、蛋白粉、玉米浆、液氨和硫酸铵等加入到培养基中。玉米浆是湿法工艺制造淀粉过程中浸泡玉米产生的浸泡液经浓缩而成，其中含有大量的可溶性蛋白质、多肽等营养物质，在微生物发酵生产中主要提供氮源和生长因子而被广泛应用。玉米浆中虽然含有丰富的蛋白和多肽，但绝大部分是以大分子化合物的形式存在，不能被微生物完全利用，因而导致氮元素的流失和浪费。同时未被完全利用的蛋白和多肽影响氨基酸提取收率和质量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种氨基酸发酵生产方法，降低氨基酸发酵生产过程中的生产成本。

为实现上述发明目的，本发明提供一种氨基酸发酵生产方法，采用玉米浆酶解液替代发酵培养基中的玉米浆和豆粕水解液，发酵生产氨基酸。

根据本发明的一个方面，所述玉米浆酶解液的制备步骤包括：

S1.将玉米浆置于40-60℃温度条件下，加入蛋白酶，其中，蛋白酶的用量为所述玉米浆质量的0.2％-1％；

S2.对所述玉米浆均匀搅拌，通过所述蛋白酶将所述玉米浆酶解为所述玉米浆酶解液。

根据本发明的一个方面，步骤S2中，对所述玉米浆的均匀搅拌的步骤中，搅拌速度为25-35r/min。

根据本发明的一个方面，对所述玉米浆进行酶解的时间为15-30h。

根据本发明的一个方面，所述蛋白酶为单一成分蛋白酶或复合蛋白酶.

根据本发明的一个方面，所述蛋白酶为包含酸性蛋白酶和碱性蛋白酶的复合蛋白酶，其中酸性蛋白酶含量为1/2-2/3，碱性蛋白酶含量为 1/3-1/2。

根据本发明的一个方面，发酵生产的所述氨基酸为谷氨酸、苏氨酸、赖氨酸中的一种。

根据本发明的一个方面，发酵生产的所述氨基酸为谷氨酸，则所述发酵培养基的成分包括：淀粉水解糖，玉米浆酶解液，糖蜜，磷酸氢二钾，氯化钾，硫酸镁，消泡剂。

根据本发明的一个方面，发酵生产的所述氨基酸为苏氨酸，则所述发酵培养基的成分包括：淀粉水解糖，玉米浆酶解液，磷酸，氯化钾，硫酸镁，甜菜碱，消泡剂。

根据本发明的一个方面，发酵生产的所述氨基酸为赖氨酸，则所述发酵培养基的成分包括：淀粉水解糖，玉米浆酶解液，硫酸铵、磷酸，氯化钾，硫酸镁，甜菜碱，消泡剂。

根据本发明的一种方案，将微生物发酵培养基中的玉米浆用蛋白酶酶解成小分子多肽和游离氨基酸，更易于微生物吸收利用，从而得到满足微生物发酵所需的氮源。因此，根据本发明采用玉米浆酶解液代替玉米浆进行投料使发酵过程中不再需要添加豆粕水解液，既能消除外购豆粕水解液质量不稳定的因素，又能提高玉米浆中营养物质的利用率，减少资源浪费，同时也减少了氨基酸提取过程的杂质，有利于提高氨基酸收率和质量，降低企业的生产成本，增加企业利益。

根据本发明的一种方案，蛋白酶的用量在玉米浆质量的0.2％-1％的范围内，不仅保证了对玉米浆充分酶解的，而且蛋白酶在玉米浆酶解液中的含量少，减少了后续氨基酸发酵过程中的杂质含量，对保证提取后的氨基酸的质量有利。此外，将玉米浆置于40-60℃温度条件进行发酵保证了蛋白酶的活性，提高了玉米浆的酶解效率。

根据本发明的一种方案，经蛋白酶酶解后产生的玉米浆酶解液替代通常氨基酸发酵生产过程中直接使用玉米浆并添加豆粕水解液作为氮源的方式，生产指标与正常发酵基本一致，减少了资源浪费，且所有蛋白酶的所需成本低于能达到同等效果的豆粕水解液成本。另外，在保证正常生产的同时，不仅减少了发酵中的杂质，提升了氨基酸质量，还可有效降低氨基酸综合生产成本，直接提供企业经济效益，适于在生产中全面推广。

根据本发明的一种方案，本方法整个过程操作简便，经济效益显著，十分适于进行工业化生产。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作详细地描述，实施方式不能在此一一赘述，但本发明的实施方式并不因此限定于以下实施方式。

根据本发明的一种实施方式，本发明的一种氨基酸发酵生产方法通过采用玉米浆酶解液替代发酵培养基中的玉米浆和豆粕水解液，发酵生产氨基酸。在本实施方式中，玉米浆酶解液完全替代发酵培养基中的玉米浆和豆粕水解液。

根据本发明的一种实施方式，玉米浆酶解液的制备步骤包括：

S1.将玉米浆置于40-60℃温度条件下，加入蛋白酶，其中，蛋白酶的用量为玉米浆质量的0.2％-1％。通过上述设置，蛋白酶的用量在玉米浆质量的0.2％-1％的范围内，不仅保证了对玉米浆充分酶解的，而且蛋白酶在玉米浆酶解液中的含量少，减少了后续氨基酸发酵过程中的杂质含量，对保证提取后的氨基酸的质量有利。此外，将玉米浆置于40-60℃温度条件进行发酵保证了蛋白酶的活性，提高了玉米浆的酶解效率。

根据本发明的一种实施方式，蛋白酶为单一成分蛋白酶或复合蛋白酶。在本实施方式中，蛋白酶为复合蛋白酶，且其为包含酸性蛋白酶和碱性蛋白酶的复合蛋白酶。在本实施方式中，酸性蛋白酶含量为1/2-2/3，碱性蛋白酶含量为1/3-1/2。通过采用复合蛋白酶进而使玉米浆的酶解更加充分快速，尤其是采用上述比例将酸性蛋白酶和碱性蛋白酶混合，使得产出的玉米浆酶解液中游离氨基酸含量进一步提高2％左右，提高了玉米浆的酶解程度，原料被充分利用，节约了成本。

S2.对玉米浆均匀搅拌，通过蛋白酶将玉米浆酶解为玉米浆酶解液。在本实施方式中，玉米浆均匀搅拌的步骤中，搅拌速度为25-35r/min。玉米浆进行酶解的时间为15-30h。通过上述设置，将搅拌速度设置为 25-35r/min，保证了玉米浆酶解过程中蛋白酶与玉米浆的充分接触，使玉米浆的酶解效率高，若搅拌速度低于25r/min，容易导致物质沉积，不利于玉米浆的酶解，若搅拌速度高于35r/min，蛋白酶与玉米浆中微粒的接触时间短，难以充分将玉米浆酶解。

根据本发明的一种实施方式，本发明的氨基酸发酵生产方法生产的氨基酸可以为谷氨酸、苏氨酸、赖氨酸中的一种。在本实施方式中，若发酵生产的氨基酸为谷氨酸，则用于发酵谷氨酸的发酵培养基的成分包括：淀粉水解糖，玉米浆酶解液，糖蜜，磷酸氢二钾，氯化钾，硫酸镁，消泡剂。若发酵生产的氨基酸为苏氨酸，则用于发酵苏氨酸的发酵培养基的成分包括：淀粉水解糖，玉米浆酶解液，磷酸，氯化钾，硫酸镁，甜菜碱，消泡剂。若发酵生产的氨基酸为赖氨酸，则用于发酵赖氨酸的发酵培养基的成分包括：淀粉水解糖，玉米浆酶解液，硫酸铵、磷酸，氯化钾，硫酸镁，甜菜碱，消泡剂。

下面结合实施例，对本发明作进一步详细说明。

实施例1

通过前述实施方式中玉米浆酶解液的制备步骤制备玉米浆酶解液。在本实施方式中，取一定量的玉米浆，向玉米浆中加入单一成分的蛋白酶，该蛋白酶为酸性蛋白酶，且酸性蛋白酶的用量为玉米浆质量的0.5％。在酶解温度为45℃的环境下对玉米浆进行酶解。在酶解过程中以30r/min的速度对玉米浆进行搅拌，并且酶解时间设定为20h，进而得到酶解后的玉米浆酶解液。

将获得的玉米浆酶解液用于谷氨酸发酵培养基，则该培养基的配方为：淀粉水解糖50g/L，玉米浆酶解液50ml/L，糖蜜8ml/L，磷酸氢二钾8g/L，氯化钾5g/L；硫酸镁3g/L，消泡剂1ml/L。通过上述配方进行谷氨酸发酵生产，其玉米浆酶解液实验罐产酸18.8％、糖酸转化率71.9％。

以现有的谷氨酸发酵生产方法作为对比，现有谷氨酸发酵生产方法的培养基配方为：淀粉水解糖50g/L；玉米浆50ml/L；豆粕水解液10g/L；糖蜜8ml/L；磷酸氢二钾8g/L；氯化钾5g/L；硫酸镁3g/L；消泡剂1ml/L。通过原配方进行谷氨酸发酵生产，其玉米浆生产罐产酸18.6％、糖酸转化率 71.4％。

通过上述对比可知，经蛋白酶酶解后产生的玉米浆酶解液替代通常氨基酸发酵生产过程中直接使用玉米浆并添加豆粕水解液的方式，生产指标与正常发酵基本一致，减少了资源浪费，且所有蛋白酶的所需成本低于能达到同等效果的豆粕水解液成本。另外，在保证正常生产的同时，不仅减少了发酵中的杂质，提升了氨基酸质量，还可有效降低氨基酸综合生产成本，直接提供企业经济效益，适于在生产中全面推广。

实施例2

通过前述实施方式中玉米浆酶解液的制备步骤制备玉米浆酶解液。在本实施方式中，取一定量的玉米浆，向玉米浆中加入蛋白酶，该蛋白酶为复合蛋白酶，其中，酸性蛋白酶的用量为玉米浆质量的0.4％，碱性蛋白酶的用量为玉米浆质量的0.2％。在酶解温度为45℃的环境下对玉米浆进行酶解。在酶解过程中以30r/min的速度对玉米浆进行搅拌，并且酶解时间设定为20h，进而得到酶解后的玉米浆酶解液。

将获得的玉米浆酶解液用于谷氨酸发酵培养基，则该培养基的配方为：淀粉水解糖50g/L，玉米浆酶解液50ml/L，糖蜜8ml/L，磷酸氢二钾8g/L，氯化钾5g/L；硫酸镁3g/L，消泡剂1ml/L。通过上述配方进行谷氨酸发酵生产，其玉米浆酶解液实验罐产酸19.0％、糖酸转化率72.7％。

通过上述对比可知，经蛋白酶酶解后产生的玉米浆酶解液替代通常氨基酸发酵生产过程中直接使用玉米浆并添加豆粕水解液的方式，生产指标与正常发酵基本一致，减少了资源浪费，且所有蛋白酶的所需成本低于能达到同等效果的豆粕水解液成本。同时，通过采用复合蛋白酶酶解生产的玉米浆酶解液的发酵指标要优于采用单一蛋白酶酶解生产的玉米浆酶解液的发酵指标。另外，在保证正常生产的同时，不仅减少了发酵中的杂质，提升了氨基酸质量，还可有效降低氨基酸综合生产成本，直接提供企业经济效益，适于在生产中全面推广。

实施例3

通过前述实施方式中玉米浆酶解液的制备步骤制备玉米浆酶解液。在本实施方式中，取一定量的玉米浆，向玉米浆中加入向玉米浆中加入单一成分的蛋白酶，该蛋白酶为酸性蛋白酶，且酸性蛋白酶的用量为玉米浆质量的0.4％。在酶解温度为45℃的环境下对玉米浆进行酶解。在酶解过程中以30r/min的速度对玉米浆进行搅拌，并且酶解时间设定为20h，进而得到酶解后的玉米浆酶解液。

将获得的玉米浆酶解液用于苏氨酸发酵培养基，则该培养基的配方为：淀粉水解糖35g/L；玉米浆酶解液8ml/L；磷酸1g/L；氯化钾0.6g/L；硫酸镁 0.5g/L；甜菜碱0.5g/L；消泡剂1ml/L。通过上述配方进行苏氨酸发酵生产，其玉米浆酶解液实验罐产酸11.4％、糖酸转化率60.6％。

以现有的苏氨酸发酵生产方法作为对比，现有苏氨酸发酵生产方法的培养基配方为：淀粉水解糖35g/L；玉米浆8ml/L；豆粕水解液2g/L；磷酸 1g/L；氯化钾0.6g/L；硫酸镁0.5g/L；甜菜碱0.5g/L；消泡剂1ml/L。通过原配方进行苏氨酸发酵生产，其玉米浆生产罐产酸11.2％、糖酸转化率60.7％。

实施例4

通过前述实施方式中玉米浆酶解液的制备步骤制备玉米浆酶解液。在本实施方式中，取一定量的玉米浆，向玉米浆中加入单一成分的蛋白酶，该蛋白酶为酸性蛋白酶，且酸性蛋白酶的用量为玉米浆质量的0.6％。在酶解温度为45℃的环境下对玉米浆进行酶解。在酶解过程中以30r/min的速度对玉米浆进行搅拌，并且酶解时间设定为20h，进而得到酶解后的玉米浆酶解液。

将获得的玉米浆酶解液用于赖氨酸发酵培养基，则该培养基的配方为：淀粉水解糖25g/L；玉米浆酶解液15ml/L；硫酸铵2g/L；磷酸1g/L；氯化钾 0.5g/L；硫酸镁2g/L；甜菜碱1g/L；消泡剂0.5ml/L。通过上述配方进行赖氨酸发酵生产，其玉米浆酶解液实验罐产酸19.4％、糖酸转化率72.6％。

以现有的赖氨酸发酵生产方法作为对比，现有赖氨酸发酵生产方法的培养基配方为：淀粉水解糖25g/L；玉米浆15ml/L；豆粕水解液4g/L；硫酸铵2g/L；磷酸1g/L；氯化钾0.5g/L；硫酸镁2g/L；甜菜碱1g/L；消泡剂 0.5ml/L。通过上述配方进行赖氨酸发酵生产，其玉米浆生产罐产酸18.5％、糖酸转化率70.7％。

上述内容仅为本发明的具体方案的例子，对于其中未详尽描述的设备和结构，应当理解为采取本领域已有的通用设备及通用方法来予以实施。

以上所述仅为本发明的一个方案而已，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

1.一种氨基酸发酵生产方法，其特征在于，采用玉米浆酶解液替代发酵培养基中的玉米浆和豆粕水解液，发酵生产氨基酸。

2.根据权利要求1所述的氨基酸发酵生产方法，其特征在于，所述玉米浆酶解液的制备步骤包括：

3.根据权利要求2所述的氨基酸发酵生产方法，其特征在于，步骤S2中，对所述玉米浆的均匀搅拌的步骤中，搅拌速度为25-35r/min。

4.根据权利要求3所述的氨基酸发酵生产方法，其特征在于，对所述玉米浆进行酶解的时间为15-30h。

5.根据权利要求2至4任一所述的氨基酸发酵生产方法，其特征在于，所述蛋白酶为单一成分蛋白酶或复合蛋白酶。

6.根据权利要求2至4任一所述的氨基酸发酵生产方法，其特征在于，所述蛋白酶为包含酸性蛋白酶和碱性蛋白酶的复合蛋白酶，其中酸性蛋白酶含量为1/2-2/3、碱性蛋白酶含量为1/3-1/2。

7.根据权利要求1所述的氨基酸发酵生产方法，其特征在于，发酵生产的所述氨基酸为谷氨酸、苏氨酸、赖氨酸中的一种。

8.根据权利要求6所述的氨基酸发酵生产方法，其特征在于，发酵生产的所述氨基酸为谷氨酸，则所述发酵培养基的成分包括：淀粉水解糖，玉米浆酶解液，糖蜜，磷酸氢二钾，氯化钾，硫酸镁，消泡剂。

9.根据权利要求6所述的氨基酸发酵生产方法，其特征在于，发酵生产的所述氨基酸为苏氨酸，则所述发酵培养基的成分包括：淀粉水解糖，玉米浆酶解液，磷酸，氯化钾，硫酸镁，甜菜碱，消泡剂。

10.根据权利要求6所述的氨基酸发酵生产方法，其特征在于，发酵生产的所述氨基酸为赖氨酸，则所述发酵培养基的成分包括：淀粉水解糖，玉米浆酶解液，硫酸铵、磷酸，氯化钾，硫酸镁，甜菜碱，消泡剂。