[发明专利]一种提高菌株产2-酮基-D-葡萄糖酸速率的发酵工艺

说明书

本发明公开了一种提高菌株产2‑酮基‑D‑葡萄糖酸速率的发酵工艺，属于发酵工程领域。本发明利用粘质沙雷氏菌SDSPY‑623菌株，依次经过菌株斜面活化、种子培养和发酵培养获得含2‑KGA的发酵液，其中发酵培养基为：葡萄糖，玉米浆，磷酸二氢钾，无水硫酸镁，硫酸亚铁，氯化钴，钼酸铵，硼酸，硫酸锌，烟酸，碳酸钙，pH6.5~7.2，自来水配制。本发明通过调整发酵培养步骤中发酵培养基、发酵温度、pH，以及设置分阶段发酵方式，转化率高的同时，显著缩短了发酵周期，降低了生产成本，2‑KGA生产效率较现有发酵工艺提升了32%以上，对于2‑KGA的生物发酵法工业化生产意义重大。

技术领域

本发明涉及发酵工程领域，特别涉及一种提高菌株产2-酮基-D-葡萄糖酸速率的发酵工艺。

背景技术

2-酮基-D-葡萄糖酸（2-keto-D-gluconic acid, 2-KGA）是食品添加剂（抗氧化剂）D-异抗坏血酸（Erythorbic acid, EA）及其钠盐（Sodium erythorbate, EN）工业化生产过程中的关键中间体，同时其本身也有着广泛的用途，可以作为饲料的富钙添加剂、洗涤剂增效剂、水泥增塑剂和摄影成像显影剂；作为合成氨基糖、脱氧糖和醛糖酸的中间体；作为生物合成树胶醛糖、核酮糖和羟基丙二酸的重要原料等。

2-KGA的合成方法主要有化学合成法、酶法和生物发酵法。化学合成法是以Pt/Pb为催化剂，用O₂氧化葡萄糖生成2-KGA的方法；酶法是在相应酶的催化下，利用充足的O₂将D-葡萄糖直接氧化生成D-葡糖醛酮或D-葡萄糖-δ-内酯，然后进一步催化氧化生成目的产物2-KGA的方法；生物发酵法是以D-葡萄糖或者淀粉水解糖为原料利用细菌发酵直接生成2-KGA的方法。

由于生物发酵法具有转化率高、成本低廉、安全风险低等优点，生物发酵法是主要的2-KGA工业生产方法。2-KGA产生菌主要是沙雷氏菌属（Serratia）、葡糖杆菌属（Gluconobacter）、欧文氏菌属（Erwinia）、荧光假单胞菌（Pseudomonas fluorescence）、产酮产碱菌(Alcaligenes ketogenes)、恶臭假单胞菌（P. putida）、醋酸杆菌属(Acetobacter)。目前，对2-KGA的研究主要集中在提高转化率和基因工程改造方面，对于在保持高转化率的基础上缩短发酵周期，提高生产效率方面的研究还不透彻，有待于进一步提高。

发明内容

为了弥补现有技术的不足，本发明提供了一种提高菌株产2-酮基-D-葡萄糖酸速率的发酵工艺；本发明的发酵工艺在高转化率的基础上缩短发酵周期，从而高效生产2-酮基-D-葡萄糖酸。

本发明的技术方案为：

一种提高菌株产2-酮基-D-葡萄糖酸速率的发酵工艺，包括步骤：

1）菌株斜面培养活化；

将菌种接种于斜面培养基，28~37℃条件下，静置培养16~36小时；

2）种子培养；

将步骤1）培养的菌株，在无菌条件下，用接种环接1~2环于液体种子培养基中，置于摇床上，35~38℃、转速为180~220转/分钟，培养8~16小时，得种子液；

3）发酵培养；

摇瓶发酵：

以5~10%体积比的接种量，将种子液接种于装有30~80 mL发酵培养基的摇瓶中，第一段发酵控制温度35~38℃、转速180~220转/分钟，发酵时间为6~12h，第二段发酵控制温度在28~32℃，转速为180~220转/分钟，当发酵液中检测不到葡萄糖残留时，发酵结束；