[发明专利]一种赖氨酸的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种赖氨酸的制备方法。

背景技术

L-赖氨酸(以下简称赖氨酸)是人和动物营养的八种必需氨基酸之一。它对调节体内代谢平衡、提高体内对谷类蛋白质的吸收、改善人类膳食营养和动物营养、促进生长发育均有重要作用。

目前主要用于医药、食品和饲料工业，从消费结构上看，赖氨酸在饲料中的消费占了近90％，而在食品及医药中间体的消费仅占10％。

赖氨酸多是通过微生物发酵来制备的，一般通过将产赖氨酸微生物接种至发酵液中，并持续通入空气，以发酵产生赖氨酸，并根据发酵液中碳源和氮源的残留量，添加碳源和/或氮源。但目前赖氨酸生产在通入空气的量方面还未有明确的控制方法，导致发酵效率还较低、生产成本居高不下。

因此，迫切地需要开发一种新型的赖氨酸的制备方法，以提高赖氨酸的发酵效率，从而降低赖氨酸的生产成本。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的赖氨酸生产发酵效率低的缺陷，提供一种发酵效率高的赖氨酸的制备方法。

本发明的发明人对赖氨酸的发酵过程进行了仔细的研究，发现在赖氨酸的发酵过程中，产赖氨酸微生物的生长实际上可分为四个阶段，即，产赖氨酸微生物数量的上升阶段、产赖氨酸微生物数量的第一下降阶段、产赖氨酸微生物数量的维持阶段和产赖氨酸微生物数量的第二下降阶段；在这四个阶段中，产赖氨酸微生物的生长状态不尽相同，在产赖氨酸微生物数量的上升阶段，产赖氨酸微生物主要以生长为主，供氧须满足微生物呼吸的需氧量，若微生物的需氧量得不到满足，则会抑制微生物的生长，从而引起乳酸等副产物的积累，导致发酵效率下降；而在产赖氨酸微生物数量的第一下降阶段和产赖氨酸微生物数量的维持阶段，微生物的生长速率减缓，并主要以产赖氨酸为主，微生物的需氧量有所减少，如果再提高通气量，不但不能促进赖氨酸的产生，反而会使菌体加快衰老降低最终产酸水平，并且会造成能源的浪费；在产赖氨酸微生物数量的第二下降阶段中，微生物的数量再次出现下降，微生物的呼吸强度减弱，氧气的消耗会减少，则需要降低通气量以减缓微生物的衰老，以尽可能多的生产赖氨酸，并且还可以节省能源消耗。

基于上述发现，本发明提供了一种赖氨酸的制备方法，该方法包括：将产赖氨酸微生物接种至发酵液中并发酵产生赖氨酸，在发酵过程中根据发酵液中碳源和氮源的量，添加碳源和/或氮源，其中，发酵产生赖氨酸的过程包括：产赖氨酸微生物数量的上升阶段、产赖氨酸微生物数量的第一下降阶段、产赖氨酸微生物数量的维持阶段和产赖氨酸微生物数量的第二下降阶段；其中，在产赖氨酸微生物数量的上升阶段中，通气量随发酵液体积的增加而增大；在产赖氨酸微生物数量的第一下降阶段和产赖氨酸微生物数量的维持阶段中，通气量为产赖氨酸微生物数量的上升阶段结束时的通气量的100-120％；在产赖氨酸微生物数量的第二下降阶段中，通气量少于产赖氨酸微生物数量的上升阶段结束时的通气量。

本发明提供的赖氨酸的制备方法通过将发酵过程分为四个阶段(产赖氨酸微生物数量的上升阶段，产赖氨酸微生物数量的第一下降阶段、产赖氨酸微生物数量的维持阶段和产赖氨酸微生物数量的第二下降阶段)，并对这四个阶段采取不同的通气量控制，从而使产赖氨酸微生物能够更好地生产赖氨酸，从而提高了赖氨酸的发酵效率，最终降低了赖氨酸的生产成本。

具体实施方式

本发明提供了一种赖氨酸的制备方法，该方法包括：将产赖氨酸微生物接种至发酵液中并发酵产生赖氨酸，在发酵过程中根据发酵液中碳源和氮源的量，添加碳源和/或氮源，其中，发酵产生赖氨酸的过程包括：产赖氨酸微生物数量的上升阶段、产赖氨酸微生物数量的第一下降阶段、产赖氨酸微生物数量的维持阶段和产赖氨酸微生物数量的第二下降阶段；其中，在产赖氨酸微生物数量的上升阶段中，通气量随发酵液体积的增大而增加；在产赖氨酸微生物数量的第一下降阶段和产赖氨酸微生物数量的维持阶段中，通气量为产赖氨酸微生物数量的上升阶段结束时的通气量的100-120％；在产赖氨酸微生物数量的第二下降阶段中，通气量少于产赖氨酸微生物数量的上升阶段结束时的通气量。

术语“通气量”是指单位时间内(通常为每分钟)通入到发酵容器中的气体体积，单位为立方米空气/分钟。