專利名稱：一種提高l-精氨酸發(fā)酵產(chǎn)率和糖酸轉(zhuǎn)化率的方法
技術領域：
本發(fā)明屬于發(fā)酵法生產(chǎn)氨基酸技術領域，具體涉及一種提高L-精氨酸發(fā)酵產(chǎn)率和糖酸轉(zhuǎn)化率的方法。
背景技術：
L-精氨酸是人體和動物體內(nèi)的半必需氨基酸，不僅是機體蛋白質(zhì)的組成成分，而且是多種生物活性物質(zhì)的合成前體。精氨酸參與尿素循環(huán)，是生物體尿素循環(huán)的一種重要中間代謝物；精氨酸還通過一氧化氮(NO)途徑影響心血管系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)和免疫系統(tǒng)；精氨酸在調(diào)控繁殖機能和基因表達方面具有重要作用。在饑餓、創(chuàng)傷或應急狀態(tài)下，L-精氨酸就成為一種必需氨基酸。隨著人們對精氨酸的生物學功能的不斷深入研究和了解，精氨酸在醫(yī)藥食品工業(yè)上具有越來越廣泛的用途，尤其在營養(yǎng)調(diào)控和內(nèi)分泌調(diào)節(jié)方面顯現(xiàn)出了廣泛的應用前景。 L-精氨酸的生產(chǎn)方法有水解法和發(fā)酵法。我國現(xiàn)有的生產(chǎn)廠家目前大多仍主要依靠蛋白質(zhì)水解法來生產(chǎn)L-精氨酸，該法操作費時、收率低，工藝穩(wěn)定性不好且環(huán)境污染嚴重，不適于大規(guī)模生產(chǎn)。發(fā)酵法克服了蛋白質(zhì)水解提取法所存在的工藝復雜和污染大等缺點，具有廣闊的發(fā)展前景。但是，以微生物發(fā)酵法生產(chǎn)L-精氨酸，國內(nèi)大多數(shù)發(fā)酵生產(chǎn)技術的產(chǎn)酸水平較低、成本較高，生產(chǎn)水平和產(chǎn)量遠不能滿足國內(nèi)市場的需求。因此，開展提高精氨酸發(fā)酵產(chǎn)率和糖酸轉(zhuǎn)化率的研究具有極其重要的意義。近年來，隨著原材料價格的不斷上漲和市場競爭的愈加激烈，為了提高精氨酸產(chǎn)量和轉(zhuǎn)化率并降低生產(chǎn)成本，有大量關于精氨酸發(fā)酵方面的研究報道，主要通過傳統(tǒng)誘變和基因工程的方法選育和篩選精氨酸合成的突變菌株，以提高L-精氨酸的產(chǎn)量。這些方法往往針對單一基因進行改造或提高某一反應酶的活性，對提高L-精氨酸的發(fā)酵水平和應用于實際生產(chǎn)還有較大的差距。近年來也有少量研究表明，在發(fā)酵培養(yǎng)基中單一的添加適量的氨基酸、有機酸和維生素等對L-精氨酸發(fā)酵有一定的促進作用，但這些研究只停留在實驗單一因素的添加上，對提高精氨酸發(fā)酵水平的影響也極其有限，并且這些研究的L-精氨酸的發(fā)酵都處于較低水平，對實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)還有較大差距。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種提高L-精氨酸發(fā)酵產(chǎn)率和糖酸轉(zhuǎn)化率的方法。所采用的技術方案是
一種提高L-精氨酸發(fā)酵產(chǎn)率和糖酸轉(zhuǎn)化率的方法，其主要步驟為采用L-精氨酸生產(chǎn)菌經(jīng)發(fā)酵獲得L-精氨酸，在發(fā)酵起始或中間過程，往發(fā)酵培養(yǎng)基中加入發(fā)酵輔助因子；按發(fā)酵培養(yǎng)基的總體積計，所述發(fā)酵輔助因子中含有0.01\10_4 10\10_/1硫胺素、O. 01Χ1(Γ4 2Xl(T4g/L 核黃素、O. 1Χ1(Γ4 10 X l(T4g/L 煙酸、O. 01Χ1(Γ4 9 X IO^4g/L 吡哆素、(λ 01Χ1(Γ4 5Xl(T4g/L 生物素、(λ 05Χ1(Γ5 6Xl(T5g/L 葉酸、(λ 01Χ1(Γ4 10X10_4g/L 泛酸。
優(yōu)選的，按發(fā)酵培養(yǎng)基的總體積計，所述發(fā)酵輔助因子中含有O. 05X10—4 5Xl(T4g/L 硫胺素、O. 05X10_4 lXl(T4g/L 核黃素、0·5Χ1(Γ4 5Xl(T4g/L 煙酸、O. 05Χ1(Γ4 3Xl(T4g/L 吡哆素、O. 1Χ1(Γ4 1. 5Xl(T4g/L 生物素、O.1 X 1(Γ5 3X l(T5g/L 葉酸、O. 05Χ1(Γ4 5Xl(T4g/L 泛酸。進一步優(yōu)選的，按發(fā)酵培養(yǎng)基的總體積計，所述發(fā)酵輔助因子中含有O. 1X10_4 3 X 10Vl Ψι 胺素、O. 1X10-4 O. 6X10_4g/L 核黃素、1. 5X10-4 3 X IOVl m 酸、O. 1Χ1(Γ4 1.5Xl(T4g/L 吡哆素、0·3Χ1(Γ4 0.9Xl(T4g/L 生物素、0·2Χ1(Γ5 O. 6Xl(T5g/L 葉酸、O. 1Χ1(Γ4 2. 5Xl(T4g/L 泛酸。進一步優(yōu)選的，按發(fā)酵培養(yǎng)基的總體積計，所述發(fā)酵輔助因子中含有3X10_4g/L硫胺素、O. 6X 10_4g/L 核黃素、3X 10_4g/L 煙酸1. 5 X 10VL 吡哆素、O. 9 X 10_4g/L 生物素、O. 6Xl(T5g/L 葉酸、2. 5Xl(T4g/L 泛酸。優(yōu)選的，在發(fā)酵至6 45h時，分次流加或連續(xù)流加所述發(fā)酵輔助因子。所述發(fā)酵培養(yǎng)基的組成為葡萄糖80. O 100. Og/L，玉米漿10. O 40. O g/L,(NH4)2SO4 5. O 40. O g/L,KH2PO4 O. 5 2. O g/L，K2HPO4 ·3Η20 O.1 1. 5 g/L,MgSO4 ·7Η20O.1 1. 5 g/L，初始 ρΗ7· O 7· 2。所述L-精氨酸生產(chǎn)菌為谷氨酸棒桿菌或/和黃色短桿菌。本發(fā)明的有益效果在于
本發(fā)明采用輔因子代謝調(diào)控策略和代謝流量分析方法，定量研究了 B族維生素輔助因子對L-精氨酸生產(chǎn)菌代謝流量分布變化的影響以及其在精氨酸代謝系統(tǒng)中的協(xié)同作用，系統(tǒng)性地在L-精氨酸發(fā)酵至6 45小時流加特定配比的硫胺素、核黃素、煙酸(煙酰胺)、吡哆素、生物素、葉酸、泛酸， 來提高精氨酸生產(chǎn)菌L-精氨酸發(fā)酵過程的產(chǎn)率和糖酸轉(zhuǎn)化率。此方法在不增加額外設備和人力投入的情況下，實現(xiàn)了 L-精氨酸發(fā)酵生產(chǎn)周期的縮短以及產(chǎn)率和轉(zhuǎn)化率的大幅提高，方法簡單易行，適合于工業(yè)化生產(chǎn)。
具體實施例方式下面結合實施例對本發(fā)明作進一步的說明，但并不局限于此。以下實施例所用的黃色短桿菌為CGMCC No. 4464，培養(yǎng)條件如下
種子培養(yǎng)基葡萄糖 30. Og/L，玉米漿 20. O g/L, (NH4)2SO4 20. O g/L, KH2PO41.1 g/L,MgSO4*7H20 0.5 8/1，尿素1.5 g/L。將一環(huán)黃色短桿菌菌種接入種子培養(yǎng)基中，在30°C、pH為7. O和溶氧為30%條件下于搖瓶中培養(yǎng)14 24h至對數(shù)期。對比例
發(fā)酵培養(yǎng)基:葡萄糖 80. O 100. 0，玉米漿 10. O 40. O, (NH4)2SO4 5. O 40. 0，KH2PO4O. 5 2. O, K2HPO4·3Η20 O.1 1. 5，MgSO4*7Η20 O.1 1. 5，生物素 O. 05 2mg/L，硫胺素
O.05 lmg/L,初始 ρΗ7· O 7. 2
將對數(shù)期的黃色短桿菌菌液按10%的接種量接入含有發(fā)酵培養(yǎng)基的IOL自動控制發(fā)酵罐中，初始定容5L，溫度控制在30°C，通入適當空氣，調(diào)節(jié)攪拌轉(zhuǎn)速，控制溶氧在20% 50%，通過自動流加氨水控制pH在7. O 7. 2，通過流加適量泡敵消泡，并通過流加濃度為800g/L的葡萄糖溶液將殘?zhí)强刂圃?. 0%。發(fā)酵至68h停止，放罐時，L-精氨酸的產(chǎn)量和糖酸轉(zhuǎn)化率見表I。
權利要求
1.一種提高L-精氨酸發(fā)酵產(chǎn)率和糖酸轉(zhuǎn)化率的方法，其主要步驟為采用L-精氨酸生產(chǎn)菌經(jīng)發(fā)酵獲得L-精氨酸，其特征在于在發(fā)酵起始或中間過程，往發(fā)酵培養(yǎng)基中加入發(fā)酵輔助因子；按發(fā)酵培養(yǎng)基的總體積計，所述發(fā)酵輔助因子中含有0. 01X10_4 10X10_4g/L 硫胺素、O. 01Χ1(Γ4 2Xl(T4g/L 核黃素、O. 1Χ1(Γ4 10Xl(T4g/L 煙酸、O.OlXlO-4 9X l(T4g/L 吡哆素、O. OlXlO-4 5X l(T4g/L 生物素、O. 05X 1(Γ5 6Χ l(T5g/L 葉酸、O. 01Χ1(Γ4 10Xl(T4g/L 泛酸。
2.根據(jù)權利要求1所述的提高L-精氨酸發(fā)酵產(chǎn)率和糖酸轉(zhuǎn)化率的方法，其特征在于，按發(fā)酵培養(yǎng)基的總體積計，所述發(fā)酵輔助因子中含有O. 05X IO-4 5X 10_4g/L硫胺素、O. 05Χ1(Γ4 lXl(T4g/L 核黃素、O. 5Χ1(Γ4 5Xl(T4g/L 煙酸、O. 05Χ1(Γ4 3 X IO^4g/L 吡哆素、O. 1Χ1(Γ4 1. 5Xl(T4g/L 生物素、O. 1Χ1(Γ5 3Xl(T5g/L 葉酸、O. 05Χ1(Γ4 5 X l(T4g/L 泛酸。
3.根據(jù)權利要求1所述的提高L-精氨酸發(fā)酵產(chǎn)率和糖酸轉(zhuǎn)化率的方法，其特征在于，按發(fā)酵培養(yǎng)基的總體積計，所述發(fā)酵輔助因子中含有O.1 X 10_4 3 X 10_4g/L硫胺素、O. 1Χ1(Γ4 O. 6Xl(T4g/L 核黃素、1. 5Χ1(Γ4 3 X l(T4g/L 煙酸、O. 1Χ1(Γ4 1. 5 X IO^4g/L 吡哆素、O. 3X10—4 O. 9Xl(T4g/L 生物素、O. 2Χ1(Γ5 O. 6Xl(T5g/L 葉酸、O. 1Χ1(Γ4 2.5 X l(T4g/L 泛酸。
4.根據(jù)權利要求1 3任一項所述的提高L-精氨酸發(fā)酵產(chǎn)率和糖酸轉(zhuǎn)化率的方法，其特征在于，在發(fā)酵至6 45h時，分次流加或連續(xù)流加所述發(fā)酵輔助因子。
5.根據(jù)權利要求1 3任一項所述的提高L-精氨酸發(fā)酵產(chǎn)率和糖酸轉(zhuǎn)化率的方法，其特征在于，所述發(fā)酵培養(yǎng)基的組成為葡萄糖80. O 100. Og/L,玉米漿10. O 40. O g/L，(NH4)2SO4 5. O 40. O g/L,KH2PO4 O. 5 2. O g/L，K2HPO4 ·3Η20 O.1 1. 5 g/L,MgSO4 ·7Η20O.1 1. 5 g/L，初始 ρΗ7· O 7· 2。
6.根據(jù)權利要求1 3任一項所述的提高L-精氨酸發(fā)酵產(chǎn)率和糖酸轉(zhuǎn)化率的方法，其特征在于，所述L-精氨酸生產(chǎn)菌為谷氨酸棒桿菌或/和黃色短桿菌。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種提高L-精氨酸發(fā)酵產(chǎn)率和糖酸轉(zhuǎn)化率的方法，其主要步驟為采用L-精氨酸生產(chǎn)菌經(jīng)發(fā)酵獲得L-精氨酸，在發(fā)酵起始或中間過程，往發(fā)酵培養(yǎng)基中加入發(fā)酵輔助因子；按發(fā)酵培養(yǎng)基的總體積計，所述發(fā)酵輔助因子中含有0.01×10-4～10×10-4g/L硫胺素、0.01×10-4～2×10-4g/L核黃素、0.1×10-4～10×10-4g/L煙酸、0.01×10-4～9×10-4g/L吡哆素、0.01×10-4～5×10-4g/L生物素、0.05×10-5～6×10-5g/L葉酸、0.01×10-4～10×10-4g/L泛酸。本發(fā)明方法在不增加額外設備和人力投入的情況下，實現(xiàn)了L-精氨酸發(fā)酵生產(chǎn)周期的縮短以及產(chǎn)率和轉(zhuǎn)化率的大幅提高，方法簡單易行，適合于工業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號C12R1/15GK103060395SQ20121055422
公開日2013年4月24日 申請日期2012年12月19日 優(yōu)先權日2012年12月19日
發(fā)明者李少平, 周旭波, 莊楚周 申請人:廣東環(huán)西生物科技股份有限公司