[发明专利]一种稀土元素强化2-酮基-L-古龙酸高效生产的方法

说明书

技术领域

一种稀土元素强化2-酮基-L-古龙酸(2KGA)高效生产的方法，涉及优化维生素C发酵过程技术领域。

背景技术

维生素C(Vitamin C，以下简称VC)又名L-抗坏血酸，是一种人体必需的水溶性氨基酸，具有广泛的生理作用和理化性质，因此在医药、食品以及饲料等领域均有重要用途。同时，VC也是维生素类药物中发展最快、产量最大、用途最广的品种。目前我国生产VC主要采用“二步发酵法”，该方法属于L-山梨糖途径，其特点为第二步发酵由酮古龙酸菌(Ketogulonigenium vulgare，通称“小菌”)与巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium，通称“大菌”)等伴生菌混合发酵将L-山梨糖转化成VC前体2-酮基-L-古龙酸(2KGA)。

稀土元素又称稀土金属，包含钪Sc、钇Y及镧系中的镧La、铈Ce、镨Pr、钕Nd、钷Pm、钐Sm、铕Eu、钆Gd、铽Tb、镝Dy、钬Ho、铒Er、铥Tm、镱Yb、镥Lu，共17种元素，它们具有独特的理化性质。大量研究表明，稀土元素对机体细胞的一些物质代谢过程和酶的活性有促进或抑制作用，但研究以稀土元素强化2-酮基-L-古龙酸(2KGA)高效发酵生产的少见报导。

发明内容

本发明的目的是提供一种稀土元素强化2-酮基-L-古龙酸(2KGA)高效生产的方法，利用酮古龙酸菌(Ketogulonigenium vulgare)与巨大芽孢杆菌(Bacillusmegaterium)发酵生产2KGA，在发酵过程中添加适量的稀土离子，促进2KGA的生产和山梨糖的消耗，达到2-酮基-L-古龙酸高效生产的目的。

本发明的技术方案：一种稀土元素强化2-酮基-L-古龙酸高效生产的方法，利用酮古龙酸菌(Ketogulonigenium vulgare、小菌)与巨大芽孢杆菌(Bacillusmegaterium、大菌)混合菌系为生产菌株，发酵生产2-酮基-L-古龙酸，通过在培养基中添加铈离子Ce³⁺浓度至5mmol/L，或添加镧离子La³⁺浓度至7mmol/L，促进2-酮基-L-古龙酸的生产和山梨糖的消耗，实现2-酮基-L-古龙酸高效生产。

具体方法为：

添加铈离子(Ce³⁺)浓度至5mmol/L，2KGA的产量最终达到72.1g/L，发酵周期缩短12h左右，平均山梨糖消耗速率和2KGA生成速率分别提高23.5％、27.1％；

或添加镧离子(La³⁺)浓度至7mmol/L，2KGA的产量最终达到75.7g/L，发酵周期缩短12h左右，糖酸转化率从83.1％提高到91.6％，平均山梨糖消耗速率和2KGA生成速率分别提高22.8％、35.3％。

1、菌株

酮古龙酸菌(Ketogulonigenium vulgare，小菌)DSM 4205及巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium，大菌)ATCC 21916，由江苏江山制药有限公司(江苏靖江)提供。

2、培养基

种子培养基(重量％)：L-山梨糖2.0(单独灭菌)、酵母膏0.3、蛋白胨1.0、牛肉膏0.3、玉米浆0.15、尿素0.1、CaCO₃0.1(单独灭菌)、MgSO₄·7H₂O 0.02、KH₂PO₄ 0.1；pH 6.7-7.0，121℃灭菌15min。

发酵培养基(重量％)：L-山梨糖8.0(单独灭菌)、玉米浆0.5、尿素1.2、CaCO₃ 0.5(单独灭菌)、MgSO₄·7H₂O 0.01、KH₂PO₄ 0.1；pH 6.7-7.0，121℃灭菌15min。

3、大菌与小菌混合菌系的培养

用接种环挑取新鲜平板上小菌单菌落两环，再挑取大菌单菌落一环，于无菌水中制成混菌悬液，取混菌悬液涂斜面，30℃培养48h；取斜面混合菌接种于种子培养液75mL/750mL三角瓶中。30℃、200rpm下培养18h，即制成大小菌混合菌系，接入甘油管中进行保藏。

4、摇瓶培养：