CN112592941A - 一种降低l-组氨酸发酵液粘度的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种降低L‑组氨酸发酵液粘度的方法，属于发酵工程技术领域。本发明在发酵培养基中添加高浓度氯化钾，所述氯化钾浓度为5‑15g/L，然后在发酵过程中补入0.1‑1.0g/L灭菌胰蛋白酶溶液进行混合发酵。本发明在发酵过程中解决料液粘稠问题，通过添加高浓度氯化钾提高菌体渗透液，补加胰蛋白酶不但可以降低发酵液中胞外蛋白多糖的含量，降低粘度改善溶解氧而且水解蛋白后生成多种氨基酸又可以被菌体再次利用，有效提高L‑组氨酸发酵单位，由原来30g/L提高到45g/L。
Description
技术领域
本发明属于发酵工程技术领域，具体地，涉及一种降低L-组氨酸发酵液粘度的方法。
背景技术
L-组氨酸(L-Histidine)化学名为L-a-氨基-p-咪哩丙酸，是分子中含有咪哩核的碱性氨基酸。L-组氨酸具有多种生理功能，广泛用于医药、饲料和食品行业，尤其在医学研究中的作用口益受到重视。目前，L-组氨酸与L-色氨酸、L-精氨酸和L-丝氨酸为市场上急需的氨基酸品种，是影响我国实现氨基酸输液原料全部国产化目标的四种氨基酸之一。
目前国内L-组氨酸工业化生产主要是从猪血粉水解液中来提取，国内还未有大规模采用微生物发酵法生产L-组氨酸的厂家。从猪血粉中提取组氨酸收率低，提取难度大，工序复杂，导致生产成本高，环境代价极高。采用微生物发酵法生产L-组氨酸，具有生产控制条件温和，生产成本低，对环境无污染，提取难度小的优势，开发新的控制工艺提高L-组氨酸发酵单位对提高我国在国际中的竞争力具有重大意义。
利用沙雷氏菌进行L-组氨酸发酵，随着菌浓增长，菌体会生成蛋白多糖副产物并分泌至胞外，发酵液愈发粘稠，影响氧传质，溶解氧利用率越来越低，导L-组氨酸增长率变慢，发酵周期延长，糖酸转化率偏低，且粘稠的发酵液对后提取带来很大满肚，此为该菌生产L-组氨酸发酵瓶颈。
发明内容
为了解决发酵液粘稠所带来的诸多问题，本发明的目的在于提供一种降低L-组氨酸发酵液粘度的方法，采用在发酵过程中添加高浓度氯化钾同时补入无菌胰蛋白酶溶液，改善发酵液粘度，提高溶解氧利用率来提高L-组氨酸发酵单位，解决了L-组氨酸生产发酵液粘度大瓶颈问题，提高了单位产量且降低后提取工作难度，生产成本低。
为了实现上述目的，本发明采用的具体方案为：
一种降低L-组氨酸发酵液粘度的方法，采用粘质沙雷氏菌发酵生产L-组氨酸，在发酵培养基中添加终浓度为5-15 g/L的氯化钾，同时在发酵培养过程中补入无菌胰蛋白酶溶液，使胰蛋白酶的终浓度为0.1-1.0 g/L，然后进行混合发酵。
进一步地，所述无菌胰蛋白酶溶液的补入时机是在发酵培养进行至中期时。更进一步地，是在发酵培养进行至15h时。
进一步地，所述氯化钾的终浓度为10 g/L，所述胰蛋白酶的终浓度为0.5 g/L。
有益效果：
本发明采用粘质沙雷氏菌发酵生产L-组氨酸，在发酵过程中添加高浓度氯化钾同时补入无菌胰蛋白酶溶液，解决料液粘稠问题，通过添加高浓度氯化钾提高菌体渗透液，补加胰蛋白酶不但可以降低发酵液中胞外蛋白多糖的含量，降低粘度改善溶解氧而且水解蛋白后生成多种氨基酸又可以被菌体再次利用，有效提高L-组氨酸发酵单位，由原来30g/L提高到45g/L。提高了单位产量且降低后提取工作难度，生产成本低。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，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1
一种降低L-组氨酸发酵液粘度的方法，采用的菌株为粘质沙雷氏菌，首先将菌株进行斜面活化，然后接种于种子培养基，接种量为一支试管斜面，34℃培养12h。按15%的接种量接入含有发酵培养基的50L自动控制发酵罐中，控制发酵温度34℃，通入无菌空气，适当调节风量、转速及罐压，控制溶氧在25±5%，自动流加25%氨水控制pH在7.0，流加消泡剂消泡，在发酵15h补入无菌0.5g/L胰蛋白酶溶液进行发酵，零残糖控制，发酵至45h结束。
每升所述发酵培养基中所含的组分及其含量分别为：葡萄糖 80g，(NH4)2SO4 10g，玉米浆30mL，甘蔗糖蜜20mL，KH2PO4 2g，MgSO4·7H2O 0.5g，KCl 10g，MnSO4·H2O 0.05g，FeSO4·7H2O 0.05g，VB1 0.2mg，VH0.2mg。
所述种子培养基（g/L）中所含的组分分别为：葡萄糖 80，(NH4)2SO4 10，玉米浆30mL，甘蔗糖蜜20mL，KH2PO4 2，MgSO4·7H2O 0.5，MnSO4·H2O 0.05，FeSO4·7H2O 0.05，VB10.2mg，VH 0.2mg。
采用上述相似的方法设置对照组1、对照组2和对照组3。其中，对照组1未在发酵培养基中添加10g/L的KCl，发酵中期也未补入无菌胰蛋白酶溶液，其余均与实施例1相同；对照组2在发酵培养基中添加10g/L的KCl，发酵中期未补入无菌胰蛋白酶溶液，其余均与实施例1相同；对照组3未在发酵培养基中添加10g/L的KCl，发酵15h时补入0.5g/L无菌胰蛋白酶溶液，其余均与实施例1相同。发酵液中L-组氨酸含量如下表1所示，粘度如下表2所示。
表1：放罐时L-组氨酸含量对照表。
| 组别 | 实验组 | 对照组1 | 对照组2 | 对照组3 |
| 产量（g/L） | 45 | 32 | 37 | 40 |
| 提高率 | 40.63% | 15.62% | 25% |
表2：放罐时发酵液粘度检测对照表。
| 组别 | 实验组 | 对照组1 | 对照组2 | 对照组3 |
| 粘度（mPa/S） | 2438 | 4358 | 3706 | 3089 |
| 降低率 | 44.06% | 14.96% | 29.12% |
实施例2
采用的菌株为粘质沙雷氏菌，培养方法：将种子接入种子培养基中，接种量为一支试管斜面，34℃培养12h。按15%的接种量接入含有发酵培养基的50L自动控制发酵罐中，控制发酵温度34℃，通入无菌空气，适当调节风量、转速及罐压，控制溶氧在25±5%，自动流加25%氨水控制pH在7.0，流加消泡剂消泡，在发酵15h补入无菌0.1g/L胰蛋白酶溶液进行发酵，零残糖控制，发酵至45h结束。
发酵培养基（g/L）[葡萄糖 80，(NH4)2SO4 10，玉米浆30mL，甘蔗糖蜜20mL，KH2PO42，MgSO4·7H2O 0.5，KCl 5，MnSO4·H2O 0.05，FeSO4·7H2O 0.05，VB10.2mg，VH0.2mg]。
种子培养基（g/L）[葡萄糖 80，(NH4)2SO4 10，玉米浆30mL，甘蔗糖蜜20mL，KH2PO42，MgSO4·7H2O 0.5，MnSO4·H2O 0.05，FeSO4·7H2O 0.05，VB10.2mg，VH0.2mg] 。
按照实施例1中的方式设置三组对照，结果如下表3和表4所示。
表3：放罐时L-组氨酸含量对照表。
| 组别 | 实验组 | 对照组1 | 对照组2 | 对照组3 |
| 产量（g/L） | 43 | 31 | 34 | 38 |
| 提高率 | 46.67% | 9.68% | 22.58% |
表4：放罐时发酵液粘度检测对照表。
| 组别 | 实验组 | 对照组1 | 对照组2 | 对照组3 |
| 粘度（mPa/S） | 3520 | 4420 | 4031 | 3923 |
| 降低率 | 20.36% | 9.12% | 11.24% |
实施例3
该实施例的实施方式与实施例1基本相同，不同之处在于发酵培养基中KCl的浓度为15g/L，发酵至15h时添加胰蛋白酶的量为1.0g/L。对照组的设置方式与实施例相同，结果如下表5和6所示。
表5：放罐时L-组氨酸含量对照表。
| 组别 | 实验组 | 对照组1 | 对照组2 | 对照组3 |
| 产量（g/L） | 46 | 32 | 38 | 41 |
| 提高率 | 43.75% | 18.75% | 28.13% |
表6：放罐时发酵液粘度检测对照表。
| 组别 | 实验组 | 对照组1 | 对照组2 | 对照组3 |
| 粘度（mPa/S） | 2106 | 4386 | 3560 | 3012 |
| 降低率 | 51.98% | 18.84% | 31.33% |
需要说明的是，以上所述的实施方案应理解为说明性的，而非限制本发明的保护范围，本发明的保护范围以权利要求书为准。对于本领域技术人员而言，在不背离本发明实质和范围的前提下，对本发明作出的一些非本质的改进和调整仍属于本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种降低L-组氨酸发酵液粘度的方法，采用粘质沙雷氏菌发酵生产L-组氨酸，其特征在于：在发酵培养基中添加终浓度为5-15 g/L的氯化钾，同时在发酵培养过程中补入无菌胰蛋白酶溶液，使胰蛋白酶的终浓度为0.1-1.0 g/L，然后进行混合发酵。
2.根据权利要求1所述的一种降低L-组氨酸发酵液粘度的方法，其特征在于：所述无菌胰蛋白酶溶液的补入时机是在发酵培养进行至中期时。
3.根据权利要求2所述的一种降低L-组氨酸发酵液粘度的方法，其特征在于：所述无菌胰蛋白酶溶液的补入时机是在发酵培养进行至15h时。
4.根据权利要求1所述的一种降低L-组氨酸发酵液粘度的方法，其特征在于：所述氯化钾的终浓度为10 g/L，所述胰蛋白酶的终浓度为0.5 g/L。
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