[发明专利]一种赖氨酸循环发酵方法和应用

说明书

本发明提供了一种赖氨酸循环发酵方法和应用，属于发酵技术领域。本发明提供的赖氨酸循环发酵方法，采用膜偶联细胞循环低盐发酵的方式进行L‑赖氨酸的发酵生产，在发酵前期，培养基中添加低浓度的硫酸铵，缩短谷氨酸棒杆菌生长周期；进入发酵中期，开始流加硫酸铵，同时进行细胞循环，排出发酵清夜，浓缩后的菌体进入发酵罐继续发酵，通过细胞循环发酵，减少了赖氨酸硫酸盐高产物浓度和有害代谢物对菌体的伤害，提高了菌体活力和生产速率；本发明的赖氨酸循环发酵方法还延长了发酵周期，降低了底物消耗，提升了设备利用率，降低了人力成本，同时也减少了下游分离提纯的压力，为下游纯化提供了性质稳定的原材料。

技术领域

本发明属于发酵技术领域，尤其涉及一种赖氨酸循环发酵方法和应用。

背景技术

L-赖氨酸是人和动物无法合成的八种必需氨基酸之一。它对调节体内代谢平衡，提高体内对谷类蛋白质的吸收，改善膳食营养，促进生长发育均有重要作用。L-赖氨酸主要用于医药、食品和饲料工业。赖氨酸作为最重要的生物技术产品之一，全球市场约220万吨/年，且每年的需求日益增长。由于具有反应条件温和，目标产物特异性好，产率高，且污染少，微生物发酵法已成为工业化生产L-赖氨酸最有前途的过程之一。谷氨酸棒杆菌作为安全菌种(generally regarded as safe(GRAS)strain)，是主要的L-赖氨酸生产菌种。当前，利用微生物发酵法生产L-赖氨酸通常采用分批补料发酵方式，然而这种工艺仍存在一些不足之处，例如：谷氨酸棒状杆菌生长阶段长，高效产酸时间较短，发酵中后期菌活力降低等，使发酵产物的总产量降低。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种赖氨酸循环发酵方法和应用。本发明提供的赖氨酸循环发酵方法提高了菌体生长速率，缩短了谷氨酸棒杆菌在生长阶段的时间，延长了菌体高效率产酸的时间，提高了发酵中后期菌体活力和利用率，提高了发酵产物的总产量。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明提供了一种赖氨酸循环发酵方法，包括如下步骤：

将谷氨酸棒杆菌种子液接种到发酵培养基进行发酵；

当发酵液中NH₄⁺的质量浓度小于3g/L时，以3～5g/(L·h)的流速补加(NH₄)₂SO₄；

当发酵液中葡萄糖的质量浓浓度小于2.0g/L时，流加葡萄糖溶液维持发酵液中葡萄糖的质量浓度为1～2g/L；

当发酵液中L-赖氨酸浓度达到120～260g/L时，进行陶瓷膜循环过滤，得到含有L-赖氨酸的发酵液清液和含有谷氨酸棒杆菌的菌体浓缩液，收集含有L-赖氨酸的发酵液清液，将含有谷氨酸棒杆菌的菌体浓缩液送回发酵液中继续发酵，陶瓷膜循环过滤使发酵液中L-赖氨酸的浓度维持在120～130g/L；

当发酵液中L-赖氨酸的产率低于3.0g/(L·h)，停止发酵。

优选的，所述谷氨酸棒杆菌种子液的菌体浓度OD₆₀₀为25～30；所述谷氨酸棒杆菌种子液的接种量为10％～20％。