[发明专利]一种稳定快速生产ε-聚赖氨酸的方法

说明书

本发明涉及一种稳定快速生产ε‑聚赖氨酸的方法，属于发酵工程技术领域。本发明生产ε‑聚赖氨酸的方法：是采用菌株淀粉酶产色链霉菌(Streptomycesdiastatochromogenes)，在含有适宜的碳源、氮源的培养基中进行发酵培养。本发明以孢子悬液直接接种，并以pH终点为转种指标，采用一步法降pH策略，进行ε‑聚赖氨酸的稳定快速发酵生产，较常规工艺产量提高了80％‑130％，周期缩短28％‑45％。本发明改变了已有生产工艺步骤，从而简化了现有发酵生产方法，显著提高了ε‑聚赖氨酸的生产强度，不仅缩短了发酵周期，节约了成本，而且减少了发酵废液和废气的排放，减轻环境污染，另外，工艺简单易放大，易于实现产业化大规模生产。

技术领域

本发明属于发酵工程技术领域，具体涉及一种稳定快速生产ε-聚赖氨酸的方法。

背景技术

ε-聚赖氨酸(亦称ε-聚-L-赖氨酸，ε-Poly-L-lysine，ε-PL)是目前从自然界中发现的两种氨基酸同聚物之一，是由微生物代谢合成(主要为放线菌，如白色链霉菌、淀粉酶产色链霉菌、北里孢菌、弗吉尼亚链霉菌、灰褐链霉菌、不吸水链霉菌，另外，球形节杆菌以及部分芽孢杆菌也可以合成)的天然产物，它由25-35个α-羧基和ε-氨基连接的L-氨基酸残基(L-Lys)组成。

ε-PL是一种聚阳离子多肽，对微生物具有广谱抑菌活性，其中包括细菌如革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌、真菌和某些病毒。小鼠喂食实验表明，这种聚合物几乎没有急性毒性、亚慢性及慢性毒性，细菌传代实验中也未表现出致诱变性。ε-PL也能在人体内分解为赖氨酸，其是世界范围内各国允许在食品中强化的一种氨基酸，同时也是人体必需的八种氨基酸之一。此外，它还具有优良的稳定性和水溶性，其水溶液在加热处理100℃中煮沸30min甚至121℃高压蒸汽处理20min均不会产生分解。正是基于上述优良特性(抑菌谱广、安全性高、热稳定性好、生物可降解)，在一些国家(如日本、韩国、美国、比利时等)批准其作为一种食品防腐剂应用于食品工业中。2012年申请人联合天津科技大学等提交了ε-PL及其盐酸盐为食品添加剂申请材料，2014年4月，中国国家卫生计生委食品安全标准与监测评估司批准了ε-聚赖氨酸(ε-PL)及其盐酸盐(ε-PL·HCL)可作为食品添加剂新品种应用于大米及制品、小麦粉及其制品、杂粮制品、烘烤食品、肉及肉制品、调味品、果蔬汁类及其饮料、水果、蔬菜(包括块根类)、豆类、食用菌、藻类、坚果以及籽类等食品工业中。此外，其在化妆品、基因载体、药物包被、水凝胶、生物芯片和生物电子的镀膜材料等方面也具有重要的应用。因此，ε-PL及其盐酸盐具有非常广阔的应用潜力及商业市场前景。

在国内，虽然ε-PL及其盐酸盐作为新的食品添加剂使用才短短的五年时间，相对来说整体的行业规模还比较小，属于起步阶段，但是，随着食品工业对ε-聚赖氨酸及其盐酸盐的认知度越来越高，除国外市场依旧很大外，国内市场的需求量也将不断增加，另外，作为该行业的领航企业申请人于2019年启动的扩大使用范围相关工作，并于2019年4月9日在国家风险评估中心征求意见公示。

目前，ε-PL的获得仍然主要依靠微生物发酵技术，1989年日本智索股份有限公司(Chisso Corporation)首先利用白色链霉菌发酵技术实现了ε-PL的工业化生产，且于2001年形成了年产千吨级的规模。而国内虽然已有少数几家企业实现了ε-PL的工业化生产，但限于相对落后的技术水平，发酵水平普遍偏低，即使有报道产量相对高的，也仅主要在小试水平实现，难以放大生产，因此，国内生产现状亟需提高，打破现有技术壁垒，研究开发新的发酵工艺，对提高ε-PL生产能力，扩大ε-PL的工业化生产规模，增大国产ε-PL的市场份额具有非常重要的意义。

经过检索，截至目前，我国公布的有关ε-PL及其盐酸盐发酵生产的主要专利有：

1.专利号为ZL97182253.0的“大量生产ε-聚-L-赖氨酸的菌株和生产方法”发明专利，是岩田敏治等人在中国申请的专利，该专利是在获得诱变菌株B21021(FERM BP-5926)基础上，于培养基中好气培养该菌株，然后从发酵液中分离和纯化ε-聚-L-赖氨酸。