[其他]一种以淀粉为原料的微生物谷氨酸高糖发酵控制工艺

说明书

本发明属于微生物氨基酸发酵工程的技术领域。

利用微生物发酵法来生产谷氨酸，国外都采用低糖流加控制工艺，此方法工艺控制较复杂，并需流加设备等，而且操作不当易染杂菌。经过对1974-1984年的各国专利文献检索，查到与谷氨酸有关的专利共有380篇，其中7篇与本发明有些相似，但均未进行直接的一次性高糖发酵，都采用低糖流加技术或者不以淀粉为原料的发酵工艺。

目前国内的情况与国外不同，在200多家谷氨酸发酵工厂中，由于设备菌种等条件的原因，一般均采用中糖或低糖发酵工艺，同时由于我国淀粉资源丰富，均采用淀粉水解糖为主要原料来发酵生产谷氨酸。采用高糖谷氨酸发酵控制工艺，能在相同的时间内生产更多的谷氨酸，具有明显的经济效益。但谷氨酸的高糖发酵工艺由于初糖浓度高，容易对发酵前期菌体的生长产生抑制作用，而且糖浓度越高，抑制现象也越明显，发酵周期也越长。要使发酵周期缩短在40小时内，必须加快发酵过程中的糖耗速率，并要求糖酸转化率能跟上，从而达到高产酸，高转化率，但这样就增加了发酵控制工艺的困难性和复杂性。

1982年《发酵科技通讯》第四期报导了国外采用淀粉水解葡萄糖的生产水平为：谷氨酸产率为6-8%，糖酸转化率为45%左右。另根据中国味精总公司鉴定会资料报导，日本多次向中国技术进口报价指标为：谷氨酸产率为6-8%，糖酸转化率为47-50%。目前国内仅有一家工厂进行高糖发酵生产谷氨酸，根据其1984年6月的鉴定会资料报导，他们采用的菌种及发酵控制工艺均与本发明不同，而且其谷氨酸产率和糖酸转化率及发酵周期均未达到本发明的实际水平。

本发明的目的是找到一株能适应高浓度初糖浓度的菌株，并找出能适应该菌株生理发酵特点的发酵控制工艺，在不改变现有发酵设备的基础上，达到高产酸，高糖酸转化率，短发酵周期的目的。

本发明所采用的FM84-415菌株是由T6-13为出发菌株，经钴⁶⁰和NTG诱变处理后，经反复筛选试验后获得。

本发明采用一次性水解葡萄糖为主要原料，配以加入适量的生物素和流加适量的尿素，在17-20%的初糖浓度下，实验室的摇瓶谷氨酸产率能达到11.92%，糖酸转化率为59.9%，并径30吨大型发酵罐发酵试验，当初糖为18.5%时，谷氨酸产率为8.92%，糖酸转化率达50.23%。同时，经24吨发酵罐连续5罐的生产性试验，平均初糖为17.94%时，谷氨酸产率达8.79%，糖酸转化率为51.49%;当平均初糖为19.56%时，经每天一罐的生产性连续试验，谷氨酸产率达到9.05%，糖酸转化率为51.21%，而且平均周期缩短到38.2小时。

本发明采用下列发酵培养基：

水解葡萄糖17-20%，生物素采用玉米浆、麸皮水解液和糖蜜等的复合生物素，用量视水解糖的质量而异，希望用量偏高一些，一般在0.8-1.5%之间，K₂HPO₄.3H₂O为0.1-0.15%，MgSO₄.7H₂O为0.065%，用自来水配制。

在发酵工艺控制上，根据FM84-815菌株的生理特点，在不同的发酵阶段采用不同的控制技术，前期风量采用1∶0.1-1∶0.15，初脲为0.2-0.5%，发酵温度控制在35-36℃;中期风量采用1∶0.16-1∶0.26，视PH变化而流加尿素，并根据菌体生长速率和耗糖速率，每次流加尿素0.5-0.8%，发酵温度为36-37℃;后期风量下降为1∶0.14-1∶0.18，每次尿素流加0.05-0.4%之间，发酵温度为38-39℃。

种子培养基及其他发酵工艺控制与一般发酵控制条件大致相同。

本发明的特点是：

1.高浓度的水解葡萄糖对菌体的前期生长抑制小，一般发酵14小时时，其谷氨酸产率达1.2%以上，中期耗糖快，转化率高，后期有后劲。

2.发酵周期短，17-20%的初糖浓度，可在38小时左右完成发酵全过程。

3.谷氨酸产率和糖酸转化率高。使用本发明采用的菌株及工艺，无需改动原有发酵设备，就能使谷氨酸生产率有较大提高。