[发明专利]一种高密度发酵生产L-赖氨酸的培养基及其方法

说明书

本发明提供了一种高密度发酵生产L‑赖氨酸的培养基，属于生物工程技术领域，本发明通过对培养基中的有机氮源进行优化筛选、酶解处理，得到含有氨基酸、小分子肽、磷酸盐等的有机氮源小分子多肽水溶液。本发明还提供了将上述培养基用于高密度发酵生产L‑赖氨酸的方法，包括在发酵过程中同步流加上述多肽水溶液和微量溶菌酶。本发明提供的培养基和高密度发酵方法可减少菌体生长耗能，加快菌体生长繁殖，提高生物量，达到提高L‑赖氨酸糖酸转化率与产量、缩短发酵周期、降低发酵染菌几率等目的。

技术领域

本发明属于生物工程技术领域，尤其涉及一种高密度发酵生产L-赖氨酸的培养基及其方法。

背景技术

赖氨酸(2、6-二氨基己酸或α、ε-二氨基己酸，Lysine)，具有L-型和D-型两种光学异构体，是生物体自身不能合成的必需氨基酸，必须从食物中补充，而且是8种必需氨基酸中唯一的仅L-型成分才能有效利用的氨基酸。赖氨酸在动物性食物和豆类中含量丰富，在谷类食物中含量很低，因此L-赖氨酸被广泛用于饲料添加剂、食品强化剂、除臭剂和医药产品等方面，其中90％以上的赖氨酸产品用作饲料添加剂。

为考虑生产经济性、尽可能节约发酵成本，目前微生物发酵生产赖氨酸使用的有机氮源多为玉米浆干粉、豆粕水解液等，但因其成分复杂，大分子蛋白居多，携带芽孢杆菌，个别成分如玉米浆中植酸含量高会抑制菌体生长等原因，常常会对发酵造成负面影响。为降低染菌几率，玉米浆干粉在使用前常需要进行多步灭菌操作，既增加了成本，又增加了工作量，反复多次灭菌也会造成有机氮源营养成分的缺失；发酵过程中玉米浆中不可溶性物质附着在罐体与搅拌轴上，既会影响视线，又会造成搅拌阻力增大，产生过多机械热的同时对设备造成损害；发酵过程中大分子蛋白的吸收利用需要耗费过多时间与能量，极大程度上影响了菌体的产酸效率，延长了发酵周期。同时，过多的蛋白导致发酵过程中大量产生泡沫，增加了消泡剂的使用，增大了成本，且消泡剂本身对微生物的毒害作用也会放大，过多的泡沫降低了发酵罐的装填系数，降低了设备的利用率。现有的直接利用小分子营养物质如成品小分子肽、氨基酸等发酵的方法因其价格高昂，并不适合工业化发展。

因此，如何得到一种能够适用于高密度发酵生产L-赖氨酸的培养基，提高L-赖氨酸糖酸转化率与产量、降低发酵染菌几率成为本领域迫切需要解决的一个技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种高密度发酵生产L-赖氨酸的培养基及其方法，有利于提高L-赖氨酸发酵过程中的糖酸转化率与产量，降低发酵过程中染菌几率。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明提供了一种高密度发酵生产L-赖氨酸的培养基，所述培养基氮源包括有机氮源酶解得到的小分子多肽水溶液。

优选的，所述有机氮源包括玉米浆干粉和豆粕水解液。

优选的，所述玉米浆干粉制成玉米浆溶液后，依次添加胃蛋白酶、酸性植酸酶和碱性蛋白酶进行酶解。

优选的，所述玉米浆溶液的酶解条件为：胃蛋白酶酶解温度50～70℃，反应时间0.5～3.0h，反应pH1.5～5.0；酸性植酸酶酶解温度40～70℃，反应时间0.5～3.0h，反应pH3.0～6.0；碱性蛋白酶酶解温度45～70℃，反应时间0.5～3.0h，反应pH7.0～10.0。

优选的，所述豆粕水解液用碱性蛋白酶：中性蛋白酶质量比为1：0.5～2的复合酶进行酶解。

优选的，所述豆粕水解液的酶解条件为：酶解温度40～60℃，酶解时间10～200min，酶解pH7.0～9.0。

优选的，酶解后对酶解液进行过滤得到澄清肽溶液。