[发明专利]一种增强细胞生长及生物过程效率的ε-聚赖氨酸补料分批发酵方法

说明书

技术领域

本发明属于微生物发酵领域，具体涉及一种增强细胞生长及生物过程效率的ε-聚赖氨酸补料分批发酵方法。

背景技术：

民以食为天，食品安全已经成为国内外关注的热点之一。不可否认食品中添加的各种防腐剂对食品防腐保鲜起了重要作用，促进了食品工业的发展，可以说现代食品工业离不开防腐剂，但传统使用的化学合成防腐剂对人体有一定潜在危害，如硝酸盐及亚硝酸盐具有致癌性，常用的苯甲酸及其盐、山梨酸及其盐也有一定毒性，为提高食品的安生性，使用天然、安全、绿色防腐剂代替传统化学合成防腐剂是今后发展的必然趋势，是解决和提高食品安全的必然选择。

ε-聚赖氨酸是链霉菌(Streptomyces)生物合成的胞外次级代谢产物，通常由25-35个L-赖氨酸残基组成的，通过α-ε酰胺键连接，对革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌、酵母菌、丝状真菌均具有一定抑制作用，对病毒也有一定抑制作用。ε-聚赖氨酸具有对人体安全无毒、可生物降解等优点，因此，ε-聚赖氨酸是替代传统化学合成防腐剂的理想选择，引起了人们的高度重视。美国FDA批准了ε-聚赖氨酸的GRAS（认为安全）地位。目前，ε-聚赖氨酸已经在日本、韩国、美国等国家作为食品防腐剂得到应用。

ε-聚赖氨酸作为食品防腐剂有诸多的优势，因此在食品工业中有极大的潜在需求。目前，微生物发酵法是生产ε-聚赖氨酸的惟一方法，但其发酵过程中存在一个显著制约因素，即液体深层发酵时pH4.0或以下是ε-聚赖氨酸生物合成所必须的条件，但低pH不利于细胞生长，因此，通常培养条件下难以获得高细胞密度，这不利于提高发酵产率，针对这些状况，研究人员提出了两阶段pH控制发酵工艺，即当发酵过程pH下降至5.0时，将pH控制在5.0一段时间，以利于细胞生长，为阶段1；然后让其pH自然下降，降至4.0时，控制pH在4.0以利ε-聚赖氨酸合成，为阶段2。两阶段pH控制ε-聚赖氨酸发酵可参见附图1，该工艺已广泛应用于ε-聚赖氨酸的工业发酵。但该工艺在阶段1及先前生长细胞由于pH过高细胞不能合成ε-聚赖氨酸，而在人为延长的阶段1细胞活性可能损失，这会影响细胞ε-聚赖氨酸合成能力，此外，由于合成阶段pH较低，细胞密度仍然难以根本提高，基于这些不足，研发更有效的发酵工艺，尤其是提高细胞生长和细胞活性的发酵工艺十分必要。

发明内容：

本发明的目的是提供一种增强细胞生长及生物过程效率的ε-聚赖氨酸补料分批发酵方法。

本发明的增强细胞生长及生物过程效率的ε-聚赖氨酸补料分批发酵方法，其特征在于，包括以下步骤：

ε-聚赖氨酸产生菌用其发酵培养基对其进行发酵培养，当培养体系的pH值下降至3.6~4.1之间时，按照每小时每升发酵培养基中补加0.025g~0.5g酵母粉或其他有机氮源至培养体系中直至发酵结束，同时自pH降至3.6~4.1之间开始，用氨水控制培养体系的pH维持在3.6~4.1之间直至发酵结束，并补加灭过菌的含葡萄糖和硫酸铵的补料培养基，维持培养体系的葡萄糖为5~30g/L直至发酵结束。

所述的补料培养基优选每升含有800g葡萄糖和100g硫酸铵，余量为水。

进一步优选，所述的当培养体系的pH值下降的pH值为3.9，所述的自pH值降至是降至3.9开始，用氨水控制培养体系的pH维持在3.9直至发酵结束，所述的并补加灭过菌的含葡萄糖和硫酸铵的补料培养基，维持培养体系的葡萄糖为5~30g/L直至发酵结束是自当培养体系的葡萄糖低于10g/L时，自动补加灭过菌的含葡萄糖和硫酸铵的补料培养基，维持培养体系的葡萄糖为10g/L直至发酵结束。

所述的ε-聚赖氨酸产生菌指的是能够产生ε-聚赖氨酸的链霉菌，使用的发酵培养基是ε-聚赖氨酸产生菌的发酵培养基，本领域技术人员可以根据本领域的常规知识去选择ε-聚赖氨酸产生菌以及与其相配套的发酵培养基，所述的ε-聚赖氨酸产生菌优选为不吸水链霉菌(Streptomyces ahygroscopicus)str-8。

所述的其他氮源优选为豆饼粉或王米浆等。

所述的氨水优选为10%（w/w）的氨水。