[发明专利]一种提高L-异亮氨酸产量的葡萄糖控制工艺

说明书

本发明提供了一种提高L‑异亮氨酸产量的葡萄糖控制工艺，为葡萄糖亚适量补糖工艺，将菌体分为适应期、菌体扩培期、产酸高峰期及衰亡期四个阶段，所述菌体为谷氨酸棒杆菌，其具有赖氨酸缺陷型，采用底料高初糖发酵，即底料一次性添加80～120g/L葡萄糖，中后期采用低糖流加工艺，即流加速率范围为5.20g/(L·h)～7.47g/(L·h)，对菌体发酵条件进行动态精准调控，实现菌体的“发酵转换”；不仅解决了菌体适应期长、产酸高峰期短、菌体提前进入衰亡期等问题，还优化了葡萄糖利用率、提高了糖酸转化率，降低了副产物的积累，在不降低生物量及产酸量的前提下，使杂酸含量大大降低。

技术领域

本发明涉及一种氨基酸的生产工艺，尤其是一种提高L-异亮氨酸产量的葡萄糖控制工艺。

背景技术

L-异亮氨酸是人体必需氨基酸，同时又是三种支链氨基酸之一，因其特殊的结构和功能，在人类生命代谢中占有特别重要的地位。作为氨基酸原料药中的一种，主要用于复合氨基酸输液、三支链氨基酸输液、氨基酸口服液等，同时还用于治疗肝病、肝昏迷，体弱乏力等疾病，是比较昂贵的氨基酸原料药之一。

L-异亮氨酸工业化生产工艺主要有：蛋白质水解法、化学合成法和发酵法。微生物发酵法生产异亮氨酸能够实现大规模工业化生产，且原料成本低，易于控制，其利用微生物的代谢作用可生物合成并过量积累L-异亮氨酸，在目前生产L-异亮氨酸的方法中具有垄断地位。发酵法主要包括添加前体物发酵法和直接发酵法。目前，L-异亮氨酸产生菌大多以谷氨酸棒杆菌和大肠杆菌为主。

日本在L-异亮氨酸产量、品质和技术水平均居世界领先地位，2018年，全球生产L-异亮氨酸的四家主要厂家日本的味之素、协和发酵、田边制药以及德国Degussa，均以发酵方式为主，其中，日本味之素占据了全球医药及食品用氨基市场份额的百分之六十。中国L-异亮氨酸发酵产业起步较晚，技术水平落后，糖酸转化率低，发酵副产物较多，后期分离提取困难，因此在国际上行业竞争能力相对较弱，但随着90年代中国氨基酸市场的开放，国内发酵行业迅猛发展，目前中国已经成为了氨基酸发酵产业大国。

近年来，国内对异亮氨酸研究取得较大的进步。天津科技大学2016年的专利申请CN201610270771中，控制残糖10g/L以上；武汉远大弘元股份有限公司2016年专利申请CN201611093973中，控制残糖30-40g/L。通辽梅花生物科技有限公司2020年专利申请CN111172086 A中，控制残糖0.5g/L以下。但只要罐内有残糖，产L-异亮氨酸的同时，副产物就会协同增长，且副产物随着主酸L-异亮氨酸增多而增多，这为后续发酵提取与产品纯化带来困难。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种提高L-异亮氨酸产量的葡萄糖控制工艺。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种提高L-异亮氨酸产量的葡萄糖控制工艺，为葡萄糖亚适量补糖工艺，将菌体分为适应期、菌体扩培期、产酸高峰期及衰亡期四个阶段，所述菌体为谷氨酸棒杆菌，其具有赖氨酸缺陷型，采用底料高初糖发酵，即底料一次性添加80～120g/L葡萄糖，中后期采用低糖流加工艺，即流加速率范围为5.20g/(L·h)～7.47g/(L·h)，对菌体发酵条件进行动态精准调控，实现菌体的“发酵转换”，改变菌体的“发酵转换”具体方法为：产L-异亮氨酸的谷氨酸棒杆菌的菌体形态分为生长型与产酸型两种形态，前期为增加菌体总量基数，发酵培养基中提供充足的葡萄糖碳源，保证菌体生长；在对数生长期后期，控制发酵液中葡萄糖浓度，抑制菌体生长速率，降低补糖速率，将生长型细胞转变为产酸型细胞，提高产酸能力与糖酸转化率。

优选的，上述提高L-异亮氨酸产量的葡萄糖控制工艺，所述底料葡萄糖浓度为80g/L，其流加糖浓度800g/L。

优选的，上述提高L-异亮氨酸产量的葡萄糖控制工艺，具体步骤如下：