[发明专利]一种补加生物素的生产谷氨酸的发酵方法

说明书

技术领域

本发明属于生物发酵工程技术领域，涉及谷氨酸的生产，尤其是一种补加生物素的生产谷氨酸的发酵方法。

背景技术

目前，国内大多数的谷氨酸生产企业采用生物素缺陷型菌株，采用生物素“亚适量”或者“超亚适量”的发酵工艺。但是，这两种发酵工艺都要求控制发酵培养基中生物素的含量，不能超过限量水平，从而导致发酵中后期发酵培养基中生物素严重缺乏，菌体活力和产酸速率受限。可见，“亚适量”或者“超亚适量”谷氨酸发酵工艺存在生物素贫乏的问题，是不利于提高发酵产酸速率的。国外很多企业采用高生物素添加青霉素流加糖发酵工艺，在初始发酵培养基中加入大量的生物素，但是必须严格控制好添加青霉素的时间与浓度，否则会严重影响正常产酸。因此，操作要求苛刻，很难把握，国内企业很少采用此方法。

谷氨酸发酵菌株是生物素缺陷型菌株，不能自身合成生物素。生物素作为丙酮酸羧化酶的辅酶，催化丙酮酸羧化生成草酞乙酸，并促使草酰琥珀酸转化为α-酮戊二酸，并进而转化为谷氨酸。当生物素过量时，由于细胞内有大量的磷脂质，使细胞壁、细胞膜增厚，不利于谷氨酸的分泌，造成产酸率下降，影响发酵生产的经济效益。只有在生物素限量的情况下，菌体生长与产酸才趋于平衡。但是，在生物素限量的情况下，发酵中后期发酵培养基中生物素消耗殆尽，菌体缺乏生物素，导致谷氨酸合成中的关键反应（即丙酮酸羧化生成草酰乙酸）中的丙酮酸羧化酶活力减弱，进而导致谷氨酸发酵速率降低。青霉素可以在菌体生长繁殖时阻抑胞壁合成，增加细胞膜通透性，促使细胞内的谷氨酸外漏和积累，因此允许培养基中有大量的生物素存在。

通过检索，发现三篇与本专利申请相关的专利公开文献：

1、一种谷氨酸的生产方法（CN101440386），涉及一种谷氨酸的生产方法，包括一级种培养，二级种培养，三级种培养和发酵罐发酵，其特征是：上述二级种培养、三级种培养和发酵罐发酵的底料中均添加有生物素，且采用大种量接种和在发酵过程中流加糖技术。本发明工艺方法独特，相较于现有技术而言产酸和转化率提高，生产周期短，生产成本低，谷氨酸产量高，且节电节水，原料用量少。 

2、基于pH的反馈补料生产谷氨酸的方法（CN1982467），该方法在好氧发酵时，按照发酵液中葡萄糖消耗量和氨消耗量之间的比例关系配制葡萄糖和氨的混合溶液，通过向发酵液中加入葡萄糖和氨的混合溶液来控制发酵液的pH在6.5～7.5之间，使之既不产生葡萄糖抑制，也不构成限制，至将预先配制的葡萄糖和氨的混合溶液耗尽时停止。该方法利用pH值反馈控制补料，简化了生产工艺，在不增加额外设备的情况下提高了谷氨酸的产量和转化率，适合于工业化生产。

3、玉米浸泡水用于生物素亚适量发酵工艺生产谷氨酸的方法（CN102154397A），公开了一种玉米浸泡水用于生物素亚适量发酵工艺生产谷氨酸的方法，其创新性在于，用玉米浸泡水代替生物素亚适量发酵工艺中的玉米浆制备发酵培养基，发酵生产谷氨酸。该工艺技术操作方便，节水节能，有利于降低谷氨酸的发酵成本，适于在生产中全面推广。本发明不仅可节省配料用的一次水，也大大节省玉米浸泡水进一步蒸发浓缩所消耗的能源，解决了利用玉米浸泡水生产玉米浆(粉)所造成的环境污染和能源消耗问题，同时其产酸率和糖酸转化率也有所提高。

通过对比，本发明专利申请与上述专利公开文献存在本质的不同。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提出一种操作简单、控制方便，能有效解决发酵中后期生物素匮乏，有效提高产酸速率，降低生产成本的谷氨酸生产方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种补加生物素的生产谷氨酸的发酵方法，步骤包括：以生物素缺陷型菌株为生产菌株，控制发酵培养基中初始生物素的含量，在发酵过程中补加青霉素和生物素。

而且，所述的发酵方法，其特征在于：步骤如下：

(1)将OD值为0.9~1.2的生物素缺陷型菌株的种子培养液按种子培养液：发酵培养基的体积比为0.05~0.2：1的比例接入发酵培养基中，发酵培养基中初始生物素含量为5μg/L~65μg/L；发酵温度控制在32~40℃；补充氮源至pH为6.5~7.5，控制通气量为0.1~0.5vvm；

(2)在发酵培养至6~24h的期间先补加青霉素，然后补加生物素；发酵培养至8~14h后，补加葡萄糖至发酵液中终质量浓度为10~140g/L；

(3)继续发酵培养至26~32h后发酵结束，即得谷氨酸。

而且，所述种子培养液的活化方法如下：