[发明专利]一种植酸酶的工业发酵方法

说明书

技术领域

本发明涉及发酵工程领域，具体地说，涉及一种植酸酶的工业发酵方法。

背景技术

植酸(Phytate,Phytic,IP6)又称为肌醇六磷酸脂，含有6个磷酸基团，是饲料中磷的重要贮存形式。植酸的分子式是C₆H₁₈O₂₄P₆，分子量是660.09。植酸酶(Phytase)能够催化植酸及植酸盐水解成肌醇与磷酸(或磷酸盐)。

植酸主要以植酸钙镁钾盐的形式广泛存在于植物种子内，也存在于动物有核红细胞内，在土壤、植物以及微生物分泌到胞外的酶中都发现有植酸酶的存在。因此，植酸酶对于自然环境中磷的代谢循环有着重要的作用。另外，植酸对绝大多数金属离子都有极强络合能力，络合力与EDTA相似。通常情况下，植酸中的磷酸酯键是非常稳定的，对于植酸的降解一般有两种方法，一是化学方法，但利用化学方法来降解植酸是极其困难的；另外一种方法是酶解法，目前已知的能够有效降解植酸的酶只有植酸酶。

单胃动物体内缺乏分解植酸的植酸酶，以植酸形式存在的磷很难被动物吸收利用而带来以下几个问题：第一，植酸在饲料中存在具有抗营养作用，植酸磷本身难于被猪禽和水产动物自身的消化道水解利用；植酸在动物胃肠道的消化过程中会与多种金属离子和蛋白质结合，形成不溶性的复合物，使一些消化酶的作用受到抑制，使得饲料中的矿物元素和其他营养物质的消化率大大降低。第二，为了满足动物对磷的需要，必须在饲料中添加无机磷酸盐。这样不仅大大增加了饲料生产的成本，而且大量不被动物利用的磷直接排出体外，造成磷源的浪费及严重的环境问题。因此，饲料中添加植酸酶，不仅可以提高动物对饲料中植酸磷的利用率，减少磷对环境的污染，还可以降低植酸磷的抗营养作用。

通过基因工程手段使植酸酶基因在重组菌株中高效表达是植酸酶得以大规模廉价生产的有效途径。目前，植酸酶的生产主要依靠真菌、细菌的微生物发酵。它们生产的组氨酸酸性磷酸酶类(HAP)植酸酶，因其最适pH偏酸和比活高等特点，可以显著的提高鸡和猪的生长性能。传统的植酸酶的工业发酵，常采用发酵、补料发酵、甲醇诱导，存在发酵工艺陈旧，成本高而效益低等问题。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种植酸酶的工业发酵方法。

本发明采用的技术方案如下。

一种植酸酶的工业发酵方法，其特征在于所述方法包括如下步骤。

步骤1：一级发酵罐发酵

在一级发酵罐中装入一级发酵培养基和聚醚改性硅消泡剂，发酵培养基和聚醚改性硅消泡剂的体积比为6000-8500：1；对发酵培养基加热，使发酵培养基温度上升至121-123℃，保持罐压1.1-1.4MPa，灭菌25-40min；灭菌结束后，对一级发酵罐中的发酵培养基进行冷却，当温度降至30-35℃时，将发酵种子液以体积比为5-10％的接种量移种到一级发酵罐中扩大培养，向发酵罐中补加微量元素溶液，并用氨水调节发酵液的pH值为4.8-5.0，微量元素溶液和发酵培养基的体积比为1：20-25；发酵种子液接种量为1.5-2％；一级发酵罐转速为180-200rpm；培养温度为29-32℃；当一级发酵罐中的发酵液的残糖低于3-4g/L或者湿重≥60-65g/L时，停止；通风量，0-6h为40-45m³/h，6h-结束为60-70m³/h；一级发酵罐罐压控制在0.03-0.08Mpa。所述微量元素溶液为体积比为0.8-1.2％的PTM1的水溶液。

步骤2：二级发酵罐发酵

在二级发酵罐中装入二级发酵培养基和聚醚改性硅消泡剂，发酵培养基和聚醚改性硅消泡剂的体积比为6000-8500：1；对发酵培养基加热，使发酵培养基温度上升至121-123℃，保持罐压1.1-1.4MPa，灭菌25-40min；灭菌结束后，对二级发酵罐中的发酵培养基进行冷却，当温度降至30-35℃时，将一级发酵罐培养的菌体以体积比为10-15％的接种量移种到二级发酵罐中扩大培养，二级发酵罐培养为恒温培养，培养温度为29-32℃，二级发酵罐转速为180-200rpm，当二级发酵罐中的发酵液的湿重≥80g/L时停止；通风量，0-6h为500-600m³/h，6h-结束为800-1000m³/h；所述二级发酵罐培养过程中发酵液的pH为4.5-4.7；二级发酵罐罐压控制在0.03-0.08Mpa。

步骤3：高密度发酵