[发明专利]微生物发酵法高效生产L‑色氨酸的方法

说明书

技术领域

本发明涉及微生物发酵技术领域，具体涉及一种微生物发酵法高效生产L-色氨酸的方法。

背景技术

色氨酸又名α-氨基-β-吲哚丙酸，它有D-型和L-型两种异构体，天然存在的只有L-色氨酸。L-色氨酸是含有吲哚基的中性芳香族氨基酸，学名：β-吲哚基丙氨酸；英文名Tryptophan，分子式C11H12N2O2,相对分子量204.21，熔点289℃。L-色氨酸为白色或微黄色结晶或结晶性粉体，无臭味微苦。在水中微溶，在乙醇中极微溶解。它广泛存在于天然蛋白质中。L-色氨酸对人体和动物的生长发育、新陈代谢起着重要作用，被广泛用于医药和食品、饲料等领域。近年来，随着色氨酸在医药、食品和饲料等方面的应用，其市场需求量在不断增加。

L-色氨酸的生产方法包括化学合成法、蛋白质水解法、酶促转化法和发酵法。由于化学合成法和蛋白质水解法需要大量的有机溶剂，存在原料来源和环境污染等问题，在生产中极少使用。酶促转化法成本较高，污染量大。微生物发酵法生产L-色氨酸具有产率高、周期短、控制容易等优点。发酵法大体可以分为直接发酵法、微生物转化法和酶法。近年来还出现直接发酵法与转化法相结合生产色氨酸的相关报道。另外，重组DNA技术在微生物育种和工业上的应用极大地推动了直接发酵法和酶法生产色氨酸的工业化进程。随着L-色氨酸市场需求激增，越来越多的研究者和科研机构开始对L-色氨酸发酵进行全面的研究。然而，随着粮食价格的普遍上涨和国家对用粮食作物用于规模生产进行调控，使之成为影响L-色氨酸发酵的主要因素，因此寻求粮食替代品，从而降低生产成本成为新的研究目标。

发明内容

本发明的目的是为解决上述技术问题的不足，提供一种微生物发酵法高效生产L-色氨酸的方法。

微生物发酵法高效生产L-色氨酸的方法，包括以下步骤：

（1）、培养成熟的菌种：先对种子培养罐进行空罐灭菌，向种子培养罐中加入液体种子培养基后再进行实罐灭菌；实罐灭菌结束后降温冷却；制备接种用菌液，然后进行接种，在以下条件下进行培养后得到成熟菌种：培养温度34-36℃，pH6.8-7.2，溶氧＞25%，压力0.03-0.08MPa，风量0.3VVM-2.0VVM；

（2）、发酵罐培养：先对发酵罐进行空罐灭菌，向发酵罐中加入液体发酵培养基后再进行实罐灭菌，实罐灭菌结束后降温冷却，然后将步骤（1）得到的成熟菌种接种至发酵罐内，在以下条件下进行培养以制取L-色氨酸：培养温度34-36℃，pH采用补充液氨分段控制，0-18h7.0-7.2，18h-放罐6.4-6.8，溶氧分段控制，0-18h10-25%，18h-放罐15-40%，压力0.03-0.08MPa，风量0.3VVM-2.0VVM，过程中残糖控制0.01-0.5%；

所述菌种为大肠埃希氏菌JLTrp，其分类命名为大肠埃希氏菌（Escherichia coli），已保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心（CGMCC），菌种保藏编号为CGMCC NO. 7.217，保藏日期为2016年5月8号。

作为本发明微生物发酵法高效生产L-色氨酸的方法的进一步优化：步骤（1）中所述液体种子培养基中各成分及其质量百分比含量为：葡萄糖1.4-6.0%、酵母粉0.05-0.3%、(NH₄)₂HPO₄ 0.1-0.8%、KCl 0.05-0.3%、MgSO₄ 0.08-0.45%、(NH₄)₂SO₄ 0.06-0.24%、柠檬酸0.08-0.42%、 FeSO₄ 0.00014-0.00042%、MnSO₄ 0.00006-0.00036%、维生素B1 0.000065-0.00039%和生物素0.00001-0.00012%，其余为水。