专利名称：一种提高l-精氨酸发酵产率和糖酸转化率的方法
技术领域：
本发明属于发酵法生产氨基酸技术领域，具体涉及一种提高L-精氨酸发酵产率和糖酸转化率的方法。
背景技术：
L-精氨酸是人体和动物体内的半必需氨基酸，不仅是机体蛋白质的组成成分，而且是多种生物活性物质的合成前体。精氨酸参与尿素循环，是生物体尿素循环的一种重要中间代谢物；精氨酸还通过一氧化氮(NO)途径影响心血管系统、神经系统和免疫系统；精氨酸在调控繁殖机能和基因表达方面具有重要作用。在饥饿、创伤或应急状态下，L-精氨酸就成为一种必需氨基酸。随着人们对精氨酸的生物学功能的不断深入研究和了解，精氨酸在医药食品工业上具有越来越广泛的用途，尤其在营养调控和内分泌调节方面显现出了广泛的应用前景。 L-精氨酸的生产方法有水解法和发酵法。我国现有的生产厂家目前大多仍主要依靠蛋白质水解法来生产L-精氨酸，该法操作费时、收率低，工艺稳定性不好且环境污染严重，不适于大规模生产。发酵法克服了蛋白质水解提取法所存在的工艺复杂和污染大等缺点，具有广阔的发展前景。但是，以微生物发酵法生产L-精氨酸，国内大多数发酵生产技术的产酸水平较低、成本较高，生产水平和产量远不能满足国内市场的需求。因此，开展提高精氨酸发酵产率和糖酸转化率的研究具有极其重要的意义。近年来，随着原材料价格的不断上涨和市场竞争的愈加激烈，为了提高精氨酸产量和转化率并降低生产成本，有大量关于精氨酸发酵方面的研究报道，主要通过传统诱变和基因工程的方法选育和筛选精氨酸合成的突变菌株，以提高L-精氨酸的产量。这些方法往往针对单一基因进行改造或提高某一反应酶的活性，对提高L-精氨酸的发酵水平和应用于实际生产还有较大的差距。近年来也有少量研究表明，在发酵培养基中单一的添加适量的氨基酸、有机酸和维生素等对L-精氨酸发酵有一定的促进作用，但这些研究只停留在实验单一因素的添加上，对提高精氨酸发酵水平的影响也极其有限，并且这些研究的L-精氨酸的发酵都处于较低水平，对实现工业化生产还有较大差距。
发明内容
本发明的目的在于提供一种提高L-精氨酸发酵产率和糖酸转化率的方法。所采用的技术方案是
一种提高L-精氨酸发酵产率和糖酸转化率的方法，其主要步骤为采用L-精氨酸生产菌经发酵获得L-精氨酸，在发酵起始或中间过程，往发酵培养基中加入发酵辅助因子；按发酵培养基的总体积计，所述发酵辅助因子中含有0.01\10_4 10\10_/1硫胺素、O. 01Χ1(Γ4 2Xl(T4g/L 核黄素、O. 1Χ1(Γ4 10 X l(T4g/L 烟酸、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 叶酸、(λ 01Χ1(Γ4 10X10_4g/L 泛酸。
优选的，按发酵培养基的总体积计，所述发酵辅助因子中含有O. 05X10—4 5Xl(T4g/L 硫胺素、O. 05X10_4 lXl(T4g/L 核黄素、0·5Χ1(Γ4 5Xl(T4g/L 烟酸、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 叶酸、O. 05Χ1(Γ4 5Xl(T4g/L 泛酸。进一步优选的，按发酵培养基的总体积计，所述发酵辅助因子中含有O. 1X10_4 3 X 10Vl Ψι 胺素、O. 1X10-4 O. 6X10_4g/L 核黄素、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 叶酸、O. 1Χ1(Γ4 2. 5Xl(T4g/L 泛酸。进一步优选的，按发酵培养基的总体积计，所述发酵辅助因子中含有3X10_4g/L硫胺素、O. 6X 10_4g/L 核黄素、3X 10_4g/L 烟酸1. 5 X 10VL 吡哆素、O. 9 X 10_4g/L 生物素、O. 6Xl(T5g/L 叶酸、2. 5Xl(T4g/L 泛酸。优选的，在发酵至6 45h时，分次流加或连续流加所述发酵辅助因子。所述发酵培养基的组成为葡萄糖80. O 100. Og/L，玉米浆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-精氨酸生产菌为谷氨酸棒杆菌或/和黄色短杆菌。本发明的有益效果在于
本发明采用辅因子代谢调控策略和代谢流量分析方法，定量研究了 B族维生素辅助因子对L-精氨酸生产菌代谢流量分布变化的影响以及其在精氨酸代谢系统中的协同作用，系统性地在L-精氨酸发酵至6 45小时流加特定配比的硫胺素、核黄素、烟酸(烟酰胺)、吡哆素、生物素、叶酸、泛酸， 来提高精氨酸生产菌L-精氨酸发酵过程的产率和糖酸转化率。此方法在不增加额外设备和人力投入的情况下，实现了 L-精氨酸发酵生产周期的缩短以及产率和转化率的大幅提高，方法简单易行，适合于工业化生产。
具体实施例方式下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但并不局限于此。以下实施例所用的黄色短杆菌为CGMCC No. 4464，培养条件如下
种子培养基葡萄糖 30. Og/L，玉米浆 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。将一环黄色短杆菌菌种接入种子培养基中，在30°C、pH为7. O和溶氧为30%条件下于摇瓶中培养14 24h至对数期。对比例
发酵培养基:葡萄糖 80. O 100. 0，玉米浆 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
将对数期的黄色短杆菌菌液按10%的接种量接入含有发酵培养基的IOL自动控制发酵罐中，初始定容5L，温度控制在30°C，通入适当空气，调节搅拌转速，控制溶氧在20% 50%，通过自动流加氨水控制pH在7. O 7. 2，通过流加适量泡敌消泡，并通过流加浓度为800g/L的葡萄糖溶液将残糖控制在1. 0%。发酵至68h停止，放罐时，L-精氨酸的产量和糖酸转化率见表I。
权利要求
1.一种提高L-精氨酸发酵产率和糖酸转化率的方法，其主要步骤为采用L-精氨酸生产菌经发酵获得L-精氨酸，其特征在于在发酵起始或中间过程，往发酵培养基中加入发酵辅助因子；按发酵培养基的总体积计，所述发酵辅助因子中含有0. 01X10_4 10X10_4g/L 硫胺素、O. 01Χ1(Γ4 2Xl(T4g/L 核黄素、O. 1Χ1(Γ4 10Xl(T4g/L 烟酸、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 叶酸、O. 01Χ1(Γ4 10Xl(T4g/L 泛酸。
2.根据权利要求1所述的提高L-精氨酸发酵产率和糖酸转化率的方法，其特征在于，按发酵培养基的总体积计，所述发酵辅助因子中含有O. 05X IO-4 5X 10_4g/L硫胺素、O. 05Χ1(Γ4 lXl(T4g/L 核黄素、O. 5Χ1(Γ4 5Xl(T4g/L 烟酸、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 叶酸、O. 05Χ1(Γ4 5 X l(T4g/L 泛酸。
3.根据权利要求1所述的提高L-精氨酸发酵产率和糖酸转化率的方法，其特征在于，按发酵培养基的总体积计，所述发酵辅助因子中含有O.1 X 10_4 3 X 10_4g/L硫胺素、O. 1Χ1(Γ4 O. 6Xl(T4g/L 核黄素、1. 5Χ1(Γ4 3 X l(T4g/L 烟酸、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 叶酸、O. 1Χ1(Γ4 2.5 X l(T4g/L 泛酸。
4.根据权利要求1 3任一项所述的提高L-精氨酸发酵产率和糖酸转化率的方法，其特征在于，在发酵至6 45h时，分次流加或连续流加所述发酵辅助因子。
5.根据权利要求1 3任一项所述的提高L-精氨酸发酵产率和糖酸转化率的方法，其特征在于，所述发酵培养基的组成为葡萄糖80. O 100. Og/L,玉米浆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.根据权利要求1 3任一项所述的提高L-精氨酸发酵产率和糖酸转化率的方法，其特征在于，所述L-精氨酸生产菌为谷氨酸棒杆菌或/和黄色短杆菌。
全文摘要
本发明公开了一种提高L-精氨酸发酵产率和糖酸转化率的方法，其主要步骤为采用L-精氨酸生产菌经发酵获得L-精氨酸，在发酵起始或中间过程，往发酵培养基中加入发酵辅助因子；按发酵培养基的总体积计，所述发酵辅助因子中含有0.01×10-4～10×10-4g/L硫胺素、0.01×10-4～2×10-4g/L核黄素、0.1×10-4～10×10-4g/L烟酸、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叶酸、0.01×10-4～10×10-4g/L泛酸。本发明方法在不增加额外设备和人力投入的情况下，实现了L-精氨酸发酵生产周期的缩短以及产率和转化率的大幅提高，方法简单易行，适合于工业化生产。
文档编号C12R1/15GK103060395SQ20121055422
公开日2013年4月24日 申请日期2012年12月19日 优先权日2012年12月19日
发明者李少平, 周旭波, 庄楚周 申请人:广东环西生物科技股份有限公司