CN113278661B - 一种提高谷氨酸产量的发酵培养基和发酵方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种提高谷氨酸产量的发酵培养基和发酵方法，所述发酵培养基中的溶质及其浓度为：赤霉素300‑400mg/L、葡萄糖10‑20g/L、玉米浆50‑60g/L、豆粕水解液20‑30g/L、甜菜碱0.1‑0.5g/L、磷酸二氢钾1‑2g/L、硫酸镁0.5‑1g/L、消泡剂0.3‑0.5mL/L、生物素0.1‑0.2mg/L、硫酸亚铁0.1‑0.3mg/L、硫酸锰0.1‑0.3mg/L，溶剂为水；发酵方法包括：(1)配置发酵培养基；(2)灭菌；(3)接种温敏型谷氨酸棒杆菌种子液；(4)发酵培养。有益效果：本发明的发酵培养基和种子培养基能够提高糖酵解速率，缩短了温敏型谷氨酸棒杆菌种子的生长周期，提高了产酸水平；本发明的发酵方法提升菌体的活力和产酸水平，同时缩短了温敏型谷氨酸棒杆菌种子的发酵周期，提高了谷氨酸产量，降低了生产成本。

Description

一种提高谷氨酸产量的发酵培养基和发酵方法
技术领域：
本发明专利属于生物发酵工程技术领域，具体涉及一种提高谷氨酸产量的发酵培养基和发酵方法。
背景技术：
谷氨酸又名α-氨基戊二酸，分子内含一个氨基和两个羧基，是一种酸性氨基酸。分子量为147，等电点3.22，微溶于水，而易溶于酸性溶液中，大量存在于谷类蛋白质中，动物脑中含量也较多。谷氨酸是生物机体内氮代谢的基本氨基酸之一，参与蛋白质、多肽及脂肪酸的合成，与谷氨酰胺一起调节体内氨水平；也可作为兴奋性神经递质参与信息传递。谷氨酸有左旋体、右旋体和外消旋体。左旋体即L-谷氨酸。天然存在的谷氨酸都是L-谷氨酸。
谷氨酸生产方法目前主要采用发酵法生产，即利用微生物合成谷氨酸，该方法主要包括糖酵解途径(EMP)、磷酸戊糖途径(PPP)、三羧酸循环(TCA)、乙醛酸循环和CO2固定反应等。首先葡萄糖经EMP途径生成丙酮酸，丙酮酸一部分经丙酮酸脱氢酶系转化为乙酰辅酶A，一部分经CO2固定反应生成草酰乙酸，乙酰辅酶A和草酰乙酸经TCA循环合成前体物质α-酮戊二酸，α-酮戊二酸经谷氨酸脱氢酶和氨基化反应转化为谷氨酸，之后经细胞膜排出胞外。理论上不考虑菌体生长及呼吸消耗，一分子六碳的葡萄糖最终产生一分子五碳的谷氨酸，理论上糖酸转化率为81.7％。
经过50多年的发展，发酵法生产谷氨酸技术取得了巨大的进步，但我国目前生产谷氨酸的产酸率仅在17-20％，转化率仅在65-67％，与谷氨酸理论转化率81.7％相比还有较大提升空间。目前谷氨酸发酵存在的主要问题是发酵培养基中高浓度的葡萄糖(5％～12％)会导致环境渗透压高，细胞在高渗透压的条件下会出现失水，进而会导致细胞内的参与代谢的各种酶系的酶活性迅速下降，菌体的活力下降，造成菌体的产酸能力降低。
发明内容：
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种提高谷氨酸产量的发酵培养基和发酵方法，本发明提供的提高谷氨酸产量的发酵培养基能够提高糖酵解速率，加速葡萄糖消耗，缩短了温敏型谷氨酸棒杆菌种子的生长周期，提高了产酸水平。
本发明的技术方案一方面公开了一种提高谷氨酸产量的发酵培养基，所述发酵培养基中的溶质及其浓度为：赤霉素300-400mg/L、葡萄糖10-20g/L、玉米浆50-60g/L、豆粕水解液20-30g/L、甜菜碱0.1-0.5g/L、磷酸二氢钾1-2g/L、硫酸镁0.5-1g/L、消泡剂0.3-0.5mL/L、生物素0.1-0.2mg/L、硫酸亚铁0.1-0.3mg/L、硫酸锰0.1-0.3mg/L，溶剂为水。
进一步的，所述玉米浆的浓度为18-25波美度。
进一步的，所述豆粕水解液的总氮含量为2～5g/100mL。
本发明的技术方案另一方面公开了一种提高谷氨酸产量的发酵方法，其包括以下步骤：(1)配置发酵培养基；(2)灭菌；(3)接种温敏型谷氨酸棒杆菌种子液；(4)发酵培养；
(1)配置发酵培养基：将赤霉素、葡萄糖、玉米浆、豆粕水解液、甜菜碱、磷酸二氢钾、硫酸镁、消泡剂、生物素、硫酸亚铁、硫酸锰和水按照配比称量好，接着将上述原料混合充分溶解，得到发酵培养基；
(2)灭菌：将步骤(1)中配置好的所述发酵培养基进行灭菌；
(3)接种温敏型谷氨酸棒杆菌种子液：将OD值至少为1.0的温敏型谷氨酸棒杆菌种子液接种到步骤(2)中灭菌后的所述发酵培养基中，接种的所述温敏型谷氨酸棒杆菌种子液的体积占所述发酵培养基的体积的10％-15％，得到发酵液；
(4)发酵培养：将步骤(3)中的所述发酵液于发酵罐中发酵，葡萄糖浓度检测装置时刻检测所述发酵液中的葡萄糖浓度，当葡萄糖浓度为0时，向所述发酵罐中加入葡萄糖，加入葡萄糖的速度为4-12g/min，同时控制所述发酵罐内的罐压、通气量以及搅拌速度，使得所述发酵罐中的所述发酵液的溶氧量控制在30-60％，以保证发酵过程中的残糖量为0，发酵周期为34-35h，既得谷氨酸。
进一步的，步骤(2)中的所述灭菌的温度为121-123℃，灭菌的时间为20-30min。
进一步的，制备步骤(3)中所述温敏型谷氨酸棒杆菌种子液的方法包括以下步骤：a、选取菌种；b、种子液制备；
a、选取菌种：选取合格且优良的温敏型谷氨酸棒杆菌；
b、种子液制备：将步骤a中的所述温敏型谷氨酸棒杆菌接种至种子培养基中于培养罐中进行培养，直至OD值增长到至少为1.0时即可。
进一步的，步骤b中的所述温敏型谷氨酸棒杆菌的培养条件为：所述培养罐内的培养温度控制在32-33℃，pH值控制在7.0-7.2；通过控制所述培养罐内的罐压、通气量以及搅拌速度，使得所述培养罐中的所述种子液的溶氧量控制在30-50％。
进一步的，所述培养罐内的罐压控制在0.05-0.1Mpa，所述培养罐内的通气量控制在10-20L/min，所述培养罐内的搅拌速度控制在200-800rpm。
进一步的，步骤b中的所述种子培养基组成为：赤霉素100-200mg/L、葡萄糖30-40g/L、玉米浆40-50g/L、豆粕水解液10-20g/L、磷酸二氢钾0.2-0.4g/L、硫酸镁0.5-1.0g/L、丁二酸1-3g/L，消泡剂0.3-0.5mL/L、生物素0.1-0.2mg/L、硫酸亚铁0.1-0.3mg/L、硫酸锰0.1-0.3mg/L，其余为水。
进一步的，在步骤(4)中所述发酵罐中的所述发酵液的发酵条件为：所述发酵罐内的发酵温度控制在33-40℃，所述发酵罐内的压力控制在0.05-0.1Mpa，所述发酵罐内的通气量控制在10-35L/min，所述发酵罐内的搅拌速度控制在200-800rpm，pH值控制在6.6-7.2。
进一步的，所述发酵液内的初始葡萄糖的浓度为1-2％。
本发明的优点：
1、本发明的发酵培养基和种子培养基中均加入了赤霉素，其能够提高糖酵解速率，加速葡萄糖消耗，提高异柠檬酸脱氢酶和磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶活性，使TCA循环整体速率加快，缩短了温敏型谷氨酸棒杆菌种子的生长周期，提高了产酸水平。
2、本发明的发酵方法通过在发酵过程中加入葡萄糖，并控制葡萄糖的加入速度以及发酵罐内的罐压、通气量、搅拌速度来实现发酵过程中发酵液中的溶氧量的控制，保证发酵过程中的残糖量为0，进而降低发酵培养基中的渗透压，改善菌体的生长环境，提升菌体的活力和产酸水平，同时缩短了温敏型谷氨酸棒杆菌种子的发酵周期，提高了谷氨酸产量，降低了生产成本。
具体实施方式：
下面通过实施例对本发明作进一步的详细说明。
实施例1：一种提高谷氨酸产量的发酵培养基，所述发酵培养基中的溶质及其浓度为：赤霉素300mg/L、葡萄糖10g/L、玉米浆50g/L、豆粕水解液20g/L、甜菜碱0.1g/L、磷酸二氢钾1g/L、硫酸镁0.5g/L、消泡剂0.3mL/L、生物素0.1mg/L、硫酸亚铁0.1mg/L、硫酸锰0.1mg/L，溶剂为水，所述玉米浆的浓度为18波美度，所述豆粕水解液的总氮含量为2g/100mL。
发酵培养基中加入了赤霉素，其能够提高糖酵解速率，加速葡萄糖消耗，提高异柠檬酸脱氢酶和磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶活性，使TCA循环整体速率加快，缩短了温敏型谷氨酸棒杆菌种子的发酵周期，提高了产酸水平。
利用上述发酵培养基来提高谷氨酸产量的发酵方法，其包括以下步骤：(1)配置发酵培养基；(2)灭菌；(3)接种温敏型谷氨酸棒杆菌种子液；(4)发酵培养；
(1)配置发酵培养基：将赤霉素、葡萄糖、玉米浆、豆粕水解液、甜菜碱、磷酸二氢钾、硫酸镁、消泡剂、生物素、硫酸亚铁、硫酸锰和水按照配比称量好，接着将上述原料混合充分溶解，得到发酵培养基；
(2)灭菌：将步骤(1)中配置好的所述发酵培养基进行灭菌；灭菌的温度为121-123℃，灭菌的时间为20-30min。
(3)接种温敏型谷氨酸棒杆菌种子液：将OD值至少为1.0的温敏型谷氨酸棒杆菌种子液接种到步骤(2)中灭菌后的所述发酵培养基中，接种的所述温敏型谷氨酸棒杆菌种子液的体积占所述发酵培养基的体积的10％-15％，得到发酵液；
其中温敏型谷氨酸棒杆菌种子液的方法包括以下步骤：a、选取菌种；b、种子液制备；
a、选取菌种：选取合格且优良的温敏型谷氨酸棒；
b、种子液制备：将步骤a中的所述温敏型谷氨酸棒杆菌接种至种子培养基中于培养罐中进行培养，所述培养罐内的培养温度控制在32-33℃，pH值控制在7.0-7.2；通过控制所述培养罐内的罐压、通气量以及搅拌速度，使得所述培养罐中的所述种子液的溶氧量控制在30-50％；直至OD值增长到1.0时即可，种子的生长周期22h；其中所述培养罐内的罐压控制在0.05-0.1Mpa，所述培养罐内的通气量控制在10-20L/min，所述培养罐内的搅拌速度控制在200-800rpm。
其中种子培养基组成为：赤霉素100mg/L、葡萄糖30g/L、玉米浆40g/L、豆粕水解液10g/L、磷酸二氢钾0.2g/L、硫酸镁0.5g/L、丁二酸1g/L，消泡剂0.3mL/L、生物素0.1mg/L、硫酸亚铁0.1mg/L、硫酸锰0.1mg/L，其余为水。
(4)发酵培养：将步骤(3)中的所述发酵液于发酵罐中发酵，其中发酵液内的初始葡萄糖的浓度为1-2％；所述发酵罐内的发酵温度控制在33-40℃，pH值控制在6.6-7.2；葡萄糖浓度检测装置时刻检测所述发酵液中的葡萄糖浓度，当葡萄糖浓度为0时，向所述发酵罐中加入葡萄糖，加入葡萄糖的速度为4-12g/min，同时控制所述发酵罐内的罐压、通气量以及搅拌速度，使得所述发酵罐中的所述发酵液的溶氧量控制在30-60％，以保证发酵过程中的残糖量为0，发酵周期为34h，既得谷氨酸；其中所述发酵罐内的压力控制在0.05-0.1Mpa，所述发酵罐内的通气量控制在10-35L/min，所述发酵罐内的搅拌速度控制在200-800rpm。
发酵结束后测定发酵液中的谷氨酸含量，并计算产酸率及转化率。
本发明的发酵方法通过在发酵过程中加入葡萄糖，并控制葡萄糖的加入速度以及发酵罐内的罐压、通气量、搅拌速度来实现发酵过程中发酵液中的溶氧量的控制，保证发酵过程中的残糖量为0，进而降低发酵培养基中的渗透压，改善菌体的生长环境，提升菌体的活力和产酸水平，同时缩短了温敏型谷氨酸棒杆菌种子的发酵周期，降低了生产成本。
实施例2：一种提高谷氨酸产量的发酵培养基，所述发酵培养基中的溶质及其浓度为：赤霉素400mg/L、葡萄糖20g/L、玉米浆60g/L、豆粕水解液30g/L、甜菜碱0.5g/L、磷酸二氢钾2g/L、硫酸镁1g/L、消泡剂0.5mL/L、生物素0.2mg/L、硫酸亚铁0.3mg/L、硫酸锰0.3mg/L，溶剂为水，所述玉米浆的浓度为25波美度，所述豆粕水解液的总氮含量为5g/100mL。
发酵培养基中加入了赤霉素，其能够提高糖酵解速率，加速葡萄糖消耗，提高异柠檬酸脱氢酶和磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶活性，使TCA循环整体速率加快，缩短了温敏型谷氨酸棒杆菌种子的发酵周期，提高了产酸水平。
利用上述发酵培养基来提高谷氨酸产量的发酵方法，其包括以下步骤：(1)配置发酵培养基；(2)灭菌；(3)接种温敏型谷氨酸棒杆菌种子液；(4)发酵培养；
(1)配置发酵培养基：将赤霉素、葡萄糖、玉米浆、豆粕水解液、甜菜碱、磷酸二氢钾、硫酸镁、消泡剂、生物素、硫酸亚铁、硫酸锰和水按照配比称量好，接着将上述原料混合充分溶解，得到发酵培养基；
(2)灭菌：将步骤(1)中配置好的所述发酵培养基进行灭菌；灭菌的温度为121-123℃，灭菌的时间为20-25min。
(3)接种温敏型谷氨酸棒杆菌种子液：将OD值至少为1.0的温敏型谷氨酸棒杆菌种子液接种到步骤(2)中灭菌后的所述发酵培养基中，接种的所述温敏型谷氨酸棒杆菌种子液的体积占所述发酵培养基的体积的10％-15％，得到发酵液；
其中温敏型谷氨酸棒杆菌种子液的方法包括以下步骤：a、选取菌种；b、种子液制备；
a、选取菌种：选取合格且优良的温敏型谷氨酸棒杆菌；
b、种子液制备：将步骤a中的所述温敏型谷氨酸棒杆菌接种至种子培养基中于培养罐中进行培养，所述培养罐内的培养温度控制在32-33℃，pH值控制在7.0-7.2；通过控制所述培养罐内的罐压、通气量以及搅拌速度，使得所述培养罐中的所述种子液的溶氧量控制在30-50％；直至OD值增长到1.0时即可，种子生长周期21.5h；其中所述培养罐内的罐压控制在0.05-0.1Mpa，所述培养罐内的通气量控制在10-20L/min，所述培养罐内的搅拌速度控制在200-800rpm。
其中种子培养基组成为：赤霉素200mg/L、葡萄糖40g/L、玉米浆50g/L、豆粕水解液20g/L、磷酸二氢钾0.4g/L、硫酸镁1.0g/L、丁二酸3g/L，消泡剂0.5mL/L、生物素0.2mg/L、硫酸亚铁0.3mg/L、硫酸锰0.3mg/L，其余为水。
(4)发酵培养：将步骤(3)中的所述发酵液于发酵罐中发酵，其中发酵液内的初始葡萄糖的浓度为1-2％；所述发酵罐内的发酵温度控制在33-40℃，pH值控制在6.6-7.2；葡萄糖浓度检测装置时刻检测所述发酵液中的葡萄糖浓度，当葡萄糖浓度为0时，向所述发酵罐中加入葡萄糖，加入葡萄糖的速度为4-12g/min，同时控制所述发酵罐内的罐压、通气量以及搅拌速度，使得所述发酵罐中的所述发酵液的溶氧量控制在30-60％，以保证发酵过程中的残糖量为0，发酵周期为34h，既得谷氨酸；其中所述发酵罐内的压力控制在0.05-0.1Mpa，所述发酵罐内的通气量控制在10-35L/min，所述发酵罐内的搅拌速度控制在200-800rpm。
发酵结束后测定发酵液中的谷氨酸含量，并计算产酸率及转化率。
本发明的发酵方法通过在发酵过程中加入葡萄糖，并控制葡萄糖的加入速度以及发酵罐内的罐压、通气量、搅拌速度来实现发酵过程中发酵液中的溶氧量的控制，保证发酵过程中的残糖量为0，进而降低发酵培养基中的渗透压，改善菌体的生长环境，提升菌体的活力和产酸水平，同时缩短了温敏型谷氨酸棒杆菌种子的发酵周期，降低了生产成本。
实施例3：一种提高谷氨酸产量的发酵培养基，所述发酵培养基中的溶质及其浓度为：赤霉素350mg/L、葡萄糖15g/L、玉米浆55g/L、豆粕水解液25g/L、甜菜碱0.3g/L、磷酸二氢钾1.5g/L、硫酸镁0.7g/L、消泡剂0.4mL/L、生物素0.15mg/L、硫酸亚铁0.2mg/L、硫酸锰0.2mg/L，溶剂为水，所述玉米浆的浓度为21波美度，所述豆粕水解液的总氮含量为3g/100mL。
发酵培养基中加入了赤霉素，其能够提高糖酵解速率，加速葡萄糖消耗，提高异柠檬酸脱氢酶和磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶活性，使TCA循环整体速率加快，缩短了温敏型谷氨酸棒杆菌种子的发酵周期，提高了产酸水平。
利用上述发酵培养基来提高谷氨酸产量的发酵方法，其包括以下步骤：(1)配置发酵培养基；(2)灭菌；(3)接种温敏型谷氨酸棒杆菌种子液；(4)发酵培养；
(1)配置发酵培养基：将赤霉素、葡萄糖、玉米浆、豆粕水解液、甜菜碱、磷酸二氢钾、硫酸镁、消泡剂、生物素、硫酸亚铁、硫酸锰和水按照配比称量好，接着将上述原料混合充分溶解，得到发酵培养基；
(2)灭菌：将步骤(1)中配置好的所述发酵培养基进行灭菌；灭菌的温度为121-123℃，灭菌的时间为20-28min。
(3)接种温敏型谷氨酸棒杆菌种子液：将OD值至少为1.0的温敏型谷氨酸棒杆菌种子液接种到步骤(2)中灭菌后的所述发酵培养基中，接种的所述温敏型谷氨酸棒杆菌种子液的体积占所述发酵培养基的体积的10％-15％，得到发酵液；
其中温敏型谷氨酸棒杆菌种子液的方法包括以下步骤：a、选取菌种；b、种子液制备；
a、选取菌种：选取合格且优良的温敏型谷氨酸棒杆菌；
b、种子液制备：将步骤a中的所述温敏型谷氨酸棒杆菌接种至种子培养基中于培养罐中进行培养，所述培养罐内的培养温度控制在32-33℃，pH值控制在7.0-7.2；通过控制所述培养罐内的罐压、通气量以及搅拌速度，使得所述培养罐中的所述种子液的溶氧量控制在30-50％；直至OD值增长到1.0时即可，种子的生长周期22.2h；其中所述培养罐内的罐压控制在0.05-0.1Mpa，所述培养罐内的通气量控制在10-20L/min，所述培养罐内的搅拌速度控制在200-800rpm。
其中种子培养基组成为：赤霉素150mg/L、葡萄糖35g/L、玉米浆45g/L、豆粕水解液15g/L、磷酸二氢钾0.3g/L、硫酸镁0.7g/L、丁二酸2g/L，消泡剂0.4mL/L、生物素0.15mg/L、硫酸亚铁0.2mg/L、硫酸锰0.2mg/L，其余为水。
(4)发酵培养：将步骤(3)中的所述发酵液置于发酵罐中发酵，其中发酵液内的初始葡萄糖的浓度为1-2％；所述发酵罐内的发酵温度控制在33-40℃，pH值控制在6.6-7.2；葡萄糖浓度检测装置时刻检测所述发酵液中的葡萄糖浓度，当葡萄糖浓度为0时，向所述发酵罐中加入葡萄糖，加入葡萄糖的速度为4-12g/min，同时控制所述发酵罐内的罐压、通气量以及搅拌速度，使得所述发酵罐中的所述发酵液的溶氧量控制在30-60％，以保证发酵过程中的残糖量为0，发酵周期为34h，既得谷氨酸；其中所述发酵罐内的压力控制在0.05-0.1Mpa，所述发酵罐内的通气量控制在10-35L/min，所述发酵罐内的搅拌速度控制在200-800rpm。
发酵结束后测定发酵液中的谷氨酸含量，并计算产酸率及转化率。
本发明的发酵方法通过在发酵过程中加入葡萄糖，并控制葡萄糖的加入速度以及发酵罐内的罐压、通气量、搅拌速度来实现发酵过程中发酵液中的溶氧量的控制，保证发酵过程中的残糖量为0，进而降低发酵培养基中的渗透压，改善菌体的生长环境，提升菌体的活力和产酸水平，同时缩短了温敏型谷氨酸棒杆菌种子的发酵周期，降低了生产成本。
对比例1：采用传统的方法进行发酵生产谷氨酸，具体过程如下：
种子培养基组成为：葡萄糖35g/L、玉米浆45g/L、豆粕水解液15g/L、磷酸二氢钾0.3g/L、硫酸镁0.7g/L、丁二酸2g/L、消泡剂0.4mL/L、生物素0.15mg/L、硫酸亚铁0.2mg/L、硫酸锰0.2mg/L，其余为水。
将温敏型谷氨酸棒杆菌接种至上述种子培养基中后置于培养罐中进行培养，所述培养罐内的培养温度控制在32-33℃，pH值控制在7.0-7.2；通过控制所述培养罐内的罐压、通气量以及搅拌速度，使得所述培养罐中的所述种子液的溶氧量控制在30-50％；直至OD值增长到1.0时即可，种子的生长周期30h；其中所述培养罐内的罐压控制在0.05-0.1Mpa，所述培养罐内的通气量控制在10-20L/min，所述培养罐内的搅拌速度控制在200-800rpm。
发酵培养基的组成为：葡萄糖15g/L、玉米浆55g/L、豆粕水解液25g/L、甜菜碱0.3g/L、磷酸二氢钾1.5g/L、硫酸镁0.7g/L、消泡剂0.4mL/L、生物素0.15mg/L、硫酸亚铁0.2mg/L、硫酸锰0.2mg/L，其余为水。
将上述发酵培养基进行灭菌；灭菌的温度为121-123℃，灭菌的时间为20-30min；然后将OD值为1.0的温敏型谷氨酸棒杆菌种子液接种到灭菌后的所述发酵培养基中，接种的所述温敏型谷氨酸棒杆菌种子液的体积占所述发酵培养基的体积的10％-15％，得到发酵液；最后将发酵液置于发酵罐中发酵，其中发酵液内的初始葡萄糖的浓度为5％-12％；所述发酵罐内的发酵温度控制在33-40℃，pH值控制在6.6-7.2；在发酵的过程中向发酵罐中加入葡萄糖，加入葡萄糖的浓度为50％-60％，同时控制所述发酵罐内的罐压、通气量以及搅拌速度，使得所述发酵罐中的所述发酵液的溶氧量控制在10-30％，以保证发酵过程中的残糖量为0.6％-1.0％，发酵周期为38h，既得谷氨酸；其中所述发酵罐内的压力控制在0.05-0.1Mpa，所述发酵罐内的通气量控制在10-35L/min，所述发酵罐内的搅拌速度控制在200-800rpm。
发酵结束后测定发酵液中的谷氨酸含量，并计算产酸率及转化率。对比例1相比实施例3，种子培养基和发酵培养基中缺少了赤霉素。
本发明检测结果：
实施例1-3和对比例1的实验结果对比如下表1和表2所示；表1实施例1-3与对比例1的培养温敏型谷氨酸棒杆菌种子液的指标汇总
Figure BDA0003117446780000141
从表1中可以看出，采用对比例1中的种子培养基培养养温敏型谷氨酸棒杆菌种子液直到OD值为1.0时，所需要的种子生长周期为30h，明显高于采用本发明的实施例3中的种子培养基培养温敏型谷氨酸棒杆菌种子液直到OD值为1.0时，所需要的种子生长周期，由此可知在本发明的方法在种子培养基中添加赤霉素可有效的提高糖酵解速率，加速葡萄糖消耗，提高异柠檬酸脱氢酶和磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶活性，使TCA循环整体速率加快，缩短了温敏型谷氨酸棒杆菌种子的生长周期，提高了菌种活力和产酸水平。
表2实施例1-3与对比例1的发酵指标汇总
Figure BDA0003117446780000151
从表2中可以看出，采用对比例1中发酵方法得到的谷氨酸的产酸率为19％，转化率为66％，明显低于采用本发明的实施例3中的发酵方法得到谷氨酸的产酸率和转化率；采用对比例1中发酵方法得到谷氨酸的发酵周期为38h，明显高于采用本发明的实施例3中的发酵方法得到谷氨酸的发酵周期，由此可知采用本发明的发酵方法可保证发酵过程中的残糖量为0，进而降低发酵培养基中的渗透压，改善菌体的生长环境，提升菌体的活力和产酸水平，同时缩短了温敏型谷氨酸棒杆菌种子的发酵周期，提高了谷氨酸产量，降低了生产成本。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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 (11)

1.一种提高谷氨酸产量的发酵培养基，其特征在于，所述发酵培养基中的溶质及其浓度为：赤霉素300-400mg/L、葡萄糖10-20g/L、玉米浆50-60g/L、豆粕水解液20-30g/L、甜菜碱0.1-0.5g/L、磷酸二氢钾1-2g/L、硫酸镁0.5-1g/L、消泡剂0.3-0.5mL/L、生物素0.1-0.2mg/L、硫酸亚铁0.1-0.3mg/L、硫酸锰0.1-0.3mg/L，溶剂为水。
2.根据权利要求1所述的一种提高谷氨酸产量的发酵培养基，其特征在于，所述玉米浆的浓度为18-25波美度。
3.根据权利要求1所述的一种提高谷氨酸产量的发酵培养基，其特征在于，所述豆粕水解液的总氮含量为2～5g/100mL。
4.一种利用权利要求1-3任一所述的发酵培养基提高谷氨酸产量的发酵方法，其特征在于，其包括以下步骤：(1)配置发酵培养基；(2)灭菌；(3)接种温敏型谷氨酸棒杆菌种子液；(4)发酵培养；
(1)配置发酵培养基：将赤霉素、葡萄糖、玉米浆、豆粕水解液、甜菜碱、磷酸二氢钾、硫酸镁、消泡剂、生物素、硫酸亚铁、硫酸锰和水按照配比称量好，接着将上述原料混合充分溶解，得到发酵培养基；
(2)灭菌：将步骤(1)中配置好的所述发酵培养基进行灭菌；
(3)接种温敏型谷氨酸棒杆菌种子液：将OD值至少为1.0的温敏型谷氨酸棒杆菌种子液接种到步骤(2)中灭菌后的所述发酵培养基中，接种的所述温敏型谷氨酸棒杆菌种子液的体积占所述发酵培养基的体积的10％-15％，得到发酵液；
(4)发酵培养：将步骤(3)中的所述发酵液于发酵罐中发酵，葡萄糖浓度检测装置时刻检测所述发酵液中的葡萄糖浓度，当葡萄糖浓度为0时，向所述发酵罐中加入葡萄糖，加入葡萄糖的速度为4-12g/min，同时控制所述发酵罐内的罐压、通气量以及搅拌速度，使得所述发酵罐中的所述发酵液的溶氧量控制在30-60％，发酵周期为34-35h，既得谷氨酸。
5.根据权利要求4所述的一种提高谷氨酸产量的发酵方法，其特征在于，步骤(2)中的所述灭菌的温度为121-123℃，灭菌的时间为20-30min。
6.根据权利要求4所述的一种提高谷氨酸产量的发酵方法，其特征在于，制备步骤(3)中所述温敏型谷氨酸棒杆菌种子液的方法包括以下步骤：a、选取菌种；b、种子液制备；
a、选取菌种：选取合格且优良的温敏型谷氨酸棒杆菌；
b、种子液制备：将步骤a中的所述温敏型谷氨酸棒杆菌接种至种子培养基中于培养罐中进行培养，直至OD值增长到至少为1.0时即可。
7.根据权利要求6所述的一种提高谷氨酸产量的发酵方法，其特征在于，步骤b中的所述温敏型谷氨酸棒杆菌的培养条件为：所述培养罐内的培养温度控制在32-33℃，pH值控制在7.0-7.2；通过控制所述培养罐内的罐压、通气量以及搅拌速度，使得所述培养罐中的所述种子液的溶氧量控制在30-50％。
8.根据权利要求7所述的一种提高谷氨酸产量的发酵方法，其特征在于，所述培养罐内的罐压控制在0.05-0.1Mpa，所述培养罐内的通气量控制在10-20L/min，所述培养罐内的搅拌速度控制在200-800rpm。
9.根据权利要求6所述的一种提高谷氨酸产量的发酵方法，其特征在于，步骤b中的所述种子培养基组成为：赤霉素100-200mg/L、葡萄糖30-40g/L、玉米浆40-50g/L、豆粕水解液10-20g/L、磷酸二氢钾0.2-0.4g/L、硫酸镁0.5-1.0g/L、丁二酸1-3g/L，消泡剂0.3-0.5mL/L、生物素0.1-0.2mg/L、硫酸亚铁0.1-0.3mg/L、硫酸锰0.1-0.3mg/L，其余为水。
10.根据权利要求4所述的一种提高谷氨酸产量的发酵方法，其特征在于，在步骤(4)中所述发酵罐中的所述发酵液的发酵条件为：所述发酵罐内的发酵温度控制在33-40℃，所述发酵罐内的压力控制在0.05-0.1Mpa，所述发酵罐内的通气量控制在10-35L/min，所述发酵罐内的搅拌速度控制在200-800rpm，pH值控制在6.6-7.2。
11.根据权利要求10所述的一种提高谷氨酸产量的发酵方法，其特征在于，所述发酵液内的初始葡萄糖的浓度为1-2％。
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