[发明专利]一种利用嗜热乳杆菌从L-谷氨酸生物转化法生产L-谷氨酰胺的方法

说明书

本发明涉及一种利用嗜热乳杆菌从L‑谷氨酸生物转化法生产L‑谷氨酰胺的方法，其特征在该方法是以L‑谷氨酸为反应底物，以嗜热乳杆菌全细胞为生化反应的酶进行生物转化生产L‑谷氨酰胺。本发明建立了一种直接以L‑谷氨酸为底物，通过嗜热乳杆菌（Lactobacillus thermophilus ）全细胞酶转化，直接生物合成L‑谷氨酰胺的方法。本发明方法生产周期短，原料成本和设备成本低廉，生产效率很高，产物积累浓度高，最终L‑谷氨酰胺的产物积累浓度可达150g/L，对L‑谷氨酸的分子转化率可达80%，具有极高的经济价值，产业化应用前景十分广阔。

技术领域

本发明属于生物发酵技术领域，特别是涉及一种利用嗜热乳杆菌从L-谷氨酸生物转化法生产L-谷氨酰胺的方法。

背景技术

L-谷氨酰胺占人体游离氨基酸的61％，是人体最普遍的、不可缺乏的条件性必需氨基酸。

近二十年前，科学家们只知道L-谷氨酰胺的存在但并不是十分了解它的作用。一般将其视为治疗消化道溃疡药物之一。但是十多年来这种情况有了巨大的改变。由于一系列的突破性发现，科学家们认为L-谷氨酰胺是“不可缺乏的非必需氨基酸”，它已经成为发展新型药物、临床治疗及运动营养保健的重要材料。

目前，生产L-谷氨酰胺的方法有发酵法、酶法和化学合成法。化学合成法生产过程中要用易燃易爆的二硫化碳，工人工作条件难以令人满意，产品带有或轻或重的醋酸硫化物臭味；酶法需要制备谷氨酰胺合成酶，制备费用高，技术难度大；发酵法是现在较通用的L-谷氨酰胺生产方法，现有技术中主要是采用以葡萄糖为底物，黄色短杆菌为菌种直接发酵法生产L-谷氨酰胺，该方法原材料便宜易得，产品质量可靠稳定，但是，存在着生产周期长，效率低，产品收率低，产品不易分离提取等缺陷。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种有效提高L-谷氨酰胺的生产效率，降低L-谷氨酰胺的生产成本，缩短生产周期，发酵过程产物积累浓度高，产物易分离提取的利用嗜热乳杆菌从L-谷氨酸生物转化法生产L-谷氨酰胺的方法。

为实现上述发明目的所采取的技术方案为：

一种利用嗜热乳杆菌从L-谷氨酸生物转化法生产L-谷氨酰胺的方法，其特征在该方法是以L-谷氨酸为反应底物，以嗜热乳杆菌全细胞为生化反应的酶进行生物转化生产L-谷氨酰胺。

上述嗜热乳杆菌全细胞的制备方法为：首先将斜面保存的嗜热乳杆菌进行摇瓶种子培养和发酵培养，然后离心分离，菌体破碎得到。

上述摇瓶种子培养和发酵培养所用的培养基组成为：酪朊水解物10g/L，酵母膏5g/L，牛肉膏5g/L，葡萄糖20g/L，柠檬酸二铵2g/L，吐温801.0mL/L，KH2PO46g/L,MgSO4·7H2O 0.58g/L，MnSO4·4H2O 0.15g/L，FeSO4·7H2O0.03g/L，L-谷氨酸钠25g/L。

上述发酵培养条件为：发酵液接种量为5％～15％，pH值为5.5～6.5，培养温度为40℃～45℃，通风量为0.2～1.5vvm，搅拌转速为100～200r/min，发酵时间为15～24h。

上述离心分离是指在4000～6000r/min，4～6℃下离心10～15分钟。

上述菌体破碎采用超声波破碎，超声波工作频率20～25KHz，功率为500W～800W，间歇时间为30s～35s，破碎时间为10～15min。

所述生物转化生产过程为：首先配制质量百分比浓度为15％～20％的L-谷氨酸的水溶液，然后加入其质量的30％～40％的硫酸铵，用碱调整pH值为5.8～6.0，最后加入L-谷氨酸质量的10％～15％的嗜热乳杆菌全细胞，在温度45℃～50℃，搅拌转速200～300r/min的转化条件下进行生物转化。