[发明专利]一种采用响应面法优化ε-聚赖氨酸发酵的新型培养基的方法

说明书

技术领域

本发明属于微生物发酵领域，更具体的，本发明涉及一种采用响应面法优化ε-聚赖氨酸发酵的新型培养基的方法。

背景技术

ε-聚赖氨酸(ε-PL)是一种仅由25-35个L-赖氨酸残基通过α-羧基和ε-氨基连接而成的多聚物，它一般由微生物有氧发酵获得。由于具有抑菌谱广、安全性能高、热稳定性好、使用方便等优点，这使它成为目前最具商业潜力的生物防腐剂。此外，ε-PL还可以用作可降解性材料、载体材料和聚合材料等等。因此，ε-PL具有广阔的应用前景和十分可观的经济效益。

到目前为止，葡萄糖是工业化发酵生产ε-PL的唯一碳源。而作为一种新的可再生原料，淀粉类生物质原料在发酵领域有着非常广泛的用途，目前淀粉类原料已经成功用来发酵生产乙醇、乳酸、微生物油脂等产品。淀粉包括玉米淀粉、薯类淀粉、变性淀粉等，而其中木薯淀粉被称为“薯类淀粉之王”，用木薯淀粉为原料来进行发酵生产ε-PL，在实验室中已获得成功，扶教龙等人(CN 104726509 A)通过以ε-PL产生菌为发酵菌种，以一定量的木薯淀粉为碳源，在一定培养条件下发酵生产ε-PL。

但是，在用木薯淀粉作为碳源发酵生产ε-PL上还存在以下缺陷：培养基组分的配比不合理，导致白色链霉菌的延迟期较长，增长了培养周期，间接增加了生产成本，而且培养基组分配比的不合理性，也直接影响到了发酵产率和生产成本。

因此，在用木薯淀粉作为碳源发酵生产ε-PL这一领域，迫切需要改良其发酵培养基，以期提高ε-PL的发酵效率，并且进一步降低生产成本。

发明内容

针对现有技术中有关利用木薯淀粉作为碳源发酵生产ε-PL的培养基优化的研究较少的技术现状。本发明为了提高ε-PL产生菌利用木薯淀粉作为碳源发酵生产ε-PL的能力，采用响应面法优化了已公开的ε-PL产生菌产ε-PL的一种以木薯淀粉作为碳源的新型发酵培养基，以期提高ε-PL的产量，为利用木薯淀粉发酵生产ε-PL的工业化生产奠定基础。

本发明是这样实现的，一种采用响应面法优化ε-聚赖氨酸发酵的新型培养基的方法。

包括：

步骤一.应用Design Expert8.05软件对木薯淀粉新型发酵培养基进行Plackett-Burman实验设计，筛选出对发酵生产ε-聚赖氨酸影响显著的因素；

步骤二.根据Plackett-Burman的实验结果，选取其中重要性排列前三的因数，并确定其爬坡实验的方向和步长，其他因子均取低水平，考察ε-聚赖氨酸产量的变化趋势，确定Box-Behnken Design响应面优化实验因素的中心点；

步骤三.采用Box-Benhnken Design实验设计，对Plackett-Burman实验设计筛选出的主要因素和最陡爬坡实验确定的最适浓度进行进一步优化，获得最佳木薯淀粉新型发酵培养基。

本发明在原始培养基的基础上，通过Plackett-Burman实验设计、最陡爬坡实验、响应面实验设计等实验设计方法，优化了ε-聚赖氨酸发酵的木薯淀粉新型培养基，经响应面优化后，得到木薯淀粉、鱼粉和硫酸铵的最佳浓度分别为68.1g/L、15.0g/L，5.1g/L，利用优化后的木薯淀粉新型培养基，摇瓶中ε-聚赖氨酸产量1.302g/L，比原始培养基发酵生产ε-聚赖氨酸产量提高了40％以上。说明使用响应面法优化发酵培养基可显著提高ε-PL产生菌发酵生产ε-PL的能力，此结果为工业化生产ε-PL奠定了基础。

附图说明

图1是本发明实施例提供的响应面法优化ε-聚赖氨酸发酵的新型培养基的方法的流程图；

图2是本发明实施例提供的木薯淀粉与鱼粉交互作用的等高线图和响应面图；

图3是本发明实施例提供的木薯淀粉与硫酸铵交互作用的等高线图和响应面图；

图4是本发明实施例提供的鱼粉与硫酸铵交互作用的等高线图和响应面图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

下面结合附图及具体实施例对本发明的应用原理作进一步描述。

图1示出了本发明的响应面法优化ε-聚赖氨酸发酵的新型培养基的方法的流程，如图所示，本发明是这样实现的，一种采用响应面法优化ε-聚赖氨酸发酵的新型培养基的方法包括：