[发明专利]一种提高β-苯乙醇单位产量的发酵方法

说明书

本发明提供了一种提高β‑苯乙醇单位产量的发酵调控方法，以酵母为生产菌株，苯丙氨酸为底物，通过控制发酵工艺来调控β‑苯乙醇的生产。发酵初期，向发酵罐中添加油酸，萃取发酵罐中苯乙醇，发酵中期，监测发酵罐中苯乙醇、乙醇含量，当发现二者积累到一定浓度时，打开外循环装置，含菌发酵液通过固液分离装置及吸附装置，实现乙醇和/或β‑苯乙醇的吸附，解除两者对菌体的抑制及协同抑制作用。在打开外循环装置的同时，开始使用含蛋白酶的培养基进行补料调控，可有效抑制苯丙氨酸被用于合成蛋白而造成损失，有利于苯乙醇的有效合成。该方法通过原位分离、补料调控等工艺手段，显著提高了β‑苯乙醇的产量，有利于工业化生产。

技术领域

本发明属于生物发酵技术领域，具体涉及一种提高β-苯乙醇单位产量的发酵方法。

背景技术

β-苯乙醇是一种具有玫瑰香气的芳香醇，存在于玫瑰、茉莉等多种植物精油中，也是葡萄酒、黄酒、啤酒和面包等多种发酵食品的天然风味物质，因此其在食品和日化用品等领域具有非常广泛的应用。此外其还有一定的抑菌作用，在医药卫生领域有重要应用。

工业上生产β-苯乙醇的方法有化学合成法和天然法。化学合成法的产物中常含有一些难以去除的副产物，严重影响了产品质量，极大限制了产品的使用。目前较为常用的手段为通过微生物来转化合成β-苯乙醇。但是与其它醇类物质一样，高浓度β-苯乙醇对微生物细胞有一定的毒性。此外，酵母在发酵中还副产乙醇，乙醇和β-苯乙醇联合作用产生的毒性会较大抑制苯乙醇的生产。所以在寻求提高β-苯乙醇产量的解决办法时，必须考虑到β-苯乙醇和乙醇对酵母的毒性。另外，底物苯丙氨酸能否被有效转化也是影响β-苯乙醇产量的一个重要因素。

目前大多数发酵工艺只考虑到β-苯乙醇的毒性，尝试用各种方法将β-苯乙醇的抑制作用解除。如CN106631696A中采用被覆聚合物的大孔SiO₂作为吸附剂来吸附苯乙醇，使得发酵液中苯乙醇浓度达到0.4-0.4g/kg。CN101157940A采用油酸萃取与生物转化耦合制备苯乙醇，苯乙醇产量有所提升，但未考虑到发酵罐内能够添加的油酸含量有限，因而萃取能力有限，无法达到更高的产量及实现长周期运行。较少有专利针对乙醇毒性问题的改善方法。CN102392055A选取可氧化降解乙醇的活性干酵母来生产苯乙醇，发酵过程中该活性干酵母以乙醇为唯一碳源，解决了发酵液中高浓度乙醇的抑制作用，但是目前大多数生物转化产β-苯乙醇的方法均是采用葡萄糖、蔗糖等糖类物质，能够利用乙醇做碳源的菌株较为罕见，且发酵过程中对乙醇浓度的控制要求较高，需控制其在可以被利用而不产生抑制的范围内，此外，底物转化率也未知。

综上，目前公开的β-苯乙醇发酵制备方法没有合理考虑β-苯乙醇、乙醇抑制作用及底物的有效转化的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种提高β-苯乙醇单位产量的发酵方法，该方法的发酵调控工艺通过在发酵不同阶段分别采用油酸萃取及树脂吸附来解除苯乙醇、乙醇的抑制作用，并通过添加蛋白酶来减少苯丙氨酸被用于合成蛋白而造成的损失，提高底物的利用率，从而有效提高了β-苯乙醇的产量，有利于工业化生产。

为实现上述发明目的和达到上述技术效果，本发明采用的技术方案如下：

一种提高β-苯乙醇单位产量的β-苯乙醇发酵方法，该方法解除乙醇和β-苯乙醇对生产菌株的抑制作用，包含三个步骤：

(1)发酵：以酵母为生产菌株，在发酵罐内添加油酸，调控工艺参数进行发酵；

(2)吸附分离：进行外循环，分离发酵液菌体，将菌体泵回发酵罐，滤液经过吸附装置吸附乙醇和/或β-苯乙醇，然后将滤液泵回发酵罐继续发酵；

(3)脱附：吸附柱达到饱和后，洗脱吸附柱，收集洗脱液。