一种提高多种酶制剂产量的方法技术

本发明专利技术涉及一种提高多种酶制剂产量的方法，其特征在于所述发酵生产的发酵培养基包括通式(1)化合物中的一种或者两种以上；其中，R代表C1～C20烷基。通过在培养基中加入通式(1)化合物，缓解了的菌体呼吸抑制及胞内发酵产物浓度过高导致的反馈性抑制问题，使细胞代谢途径始终朝着生产目的酶的途径快速进行，最终明显提高各种酶制剂产量并降低能耗，从而降低生产成本，提高经济效益。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种酶制剂的生产方法，特别涉及。
技术介绍
酶制剂工业在国民经济中占据了重要作用，其应用领域遍及轻工、食品、化工、医 药、卫生、农业以及能源、环境保护等，产生巨大的社会和经济效益。目前，酶制剂应用领域 不断扩大，生产技术水平不断提高，然而与国外先进水平相比尚有差距。目前利用微生物发 酵法生产酶制剂的不足之处是在于酶分泌效率不高，导致发酵产率低、生产成本较高。 大多数工业酶制剂的发酵生产主要是利用好氧菌进行有氧发酵，无论是种子培养 还是大罐发酵都需要进行通风供氧。由于菌株好氧发酵过程中需氧量大，特别是发酵中后 期，短时间内需氧量很高，而此时由于菌体及代谢产物不断增多导致发酵液粘稠，细胞膜通 透性降低，不利于氧气的传递，常规的依靠增大通风量或不断提高搅拌转速等方式来提高 溶氧有时也不能满足需要。无论是通风量亦或是搅拌转速都有上限，不能无限提高，况且开 启程度越大，发酵设备的损坏度以及能耗也越大，使得维修费用和成本增加。另外，通气量 过高或转速过快，也容易对细胞造成机械损伤。 当前，大多数工业酶制剂为胞外酶，生产过程为在胞内产生后通过细胞膜分泌到 细胞外。随着发酵的进行，尤其是中后期，发酵液粘稠度增大，细胞内外渗透压增大，细胞通 透性降低，而此时胞内酶也处于大量产生阶段，若胞内的酶向外分泌不及时，会引发由于胞 内发酵产物浓度过高而导致的反馈性抑制，使酶的合成量减少，产量降低。 为了提高酶制剂的产量，国内外的本领域技术人员进行了大量的研究工作，并提 供了一系列的方法。 比如：中国专利申请CNN101851614公开了一种提高酶制剂产量的生产工艺，该工 艺方法在生产过程中通入高含氧量的压缩空气，以达到增加酶制剂产量的目的。但上述方 法需要氧气发生器，工艺复杂，成本较高。 日本专利JPS55148090公开了通过外加磁场的方法提高酶制剂产量的方法，该方 法需要额外的磁力发生器，同样工艺复杂，成本较高。 日本专利JPS527481公开了一种提高酶制剂产量的方法，该方法采用有机溶剂为 助剂，虽然在一定程度提高了酶制剂的产量，但是加入的有机溶剂对酶活性及后续的分离 步骤带来了不利的影响。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于一种提高多种酶制剂产量且经济方便的 方法。 为了实现上述目的，本专利技术提供的提高多种酶制剂产量的方法为发酵生产，其中 的发酵培养基，包括碳源、氮源、无机盐，其特征在于还包括通式（1)化合物中的一种或者 两种以上； R代表(^~（]2。烷基。 优选的通式（1)化合物R为Cl~C12烷基。优选的化合物为甜菜碱、月桂基甜菜 碱（N-十二烷基-N，N-二甲基甘氨酸）、辛基甜菜碱（N-辛基-N，N-二甲基甘氨酸）、异丙 基甜菜碱（N-异丙基-N，N-二甲基甘氨酸）。 通式（1)化合物在培养基中所起的作用，可能具有以下机理： 1、作为高效甲基供体，参与甲基化反应以及能提高代谢途径中关键酶的酶活，来 加快菌体生长速率及代谢物产量。 2、能提高细胞膜通透性，促进营养物质及氧气在胞内外的交换，以及提高微生物 的呼吸链系统，显著提高菌体的呼吸特性。 3、作为渗透压保护剂，能够调节细胞内外渗透压，更有利于胞内产物向胞外的释 放，解决由胞内发酵产物浓度过高导致的反馈性抑制问题。降低高渗透压导致的呼吸抑制， 加快氧气在细胞内外的传递速率，降低能耗。 4、作为表面活性剂具有乳化剂的作用，更加快了氧气在粘稠的发酵液中的传递速 度。 最优的通式（1)化合物R为甲基，即为甜菜碱，可以选自无水甜菜碱、一水甜菜碱、 盐酸盐甜菜碱、磷酸甜菜碱中的一种或者两种以上。 甜菜碱，又名N，N，N_三甲基甘氨酸，是一种季铵型水溶性生物碱。因最初从甜菜 中提取而得名甜菜碱，纯品为白色片状结晶，有甜味，易吸潮，可速溶于水，易被消化吸收， 使用安全，无毒副作用。除了上述可能的作用机理外，甜菜碱对提高种子液中菌球的分散度 和菌体量也有明显的良性效果。 通式（1)化合物在酵母发酵培养基中的浓度0? 015~7.Og/dl，优选为0? 05~ 0? 5g/dl〇 本专利技术方法适用的酶制剂包括：纤维素酶、木聚糖酶、糖化酶、蛋白酶、淀粉酶、月旨 肪酶、葡聚糖酶、甘露聚糖酶、果胶酶、a-半乳糖苷酶、葡萄糖氧化酶、植酸酶等。 本专利技术方法适用于以下各种酶制剂的发酵菌： 细菌类： 大肠杆菌，（枯草、地衣、解淀粉、短小、多粘类）芽胞杆菌等。 真菌类： 1.酵母类：（毕赤、假丝）酵母等； 2.霉菌类：（里氏、长柄）木霉，（米、黑）曲霉，（绳状、特异）青霉等。 根据底物的不同，发酵条件也有所改变。发酵在有氧条件下进行，需要搅拌或振 荡。 本专利技术在现有技术基础上，通过在发酵培养基中添加通式（1)化合物来提高酶制 剂产量，解决问题一：由于发酵过程供氧不足及氧传递减弱导致的菌体呼吸抑制；解决问 题二：解决胞内产物（酶制剂）向胞外的分泌出现不畅或不及时，而引起的胞内发酵产物浓 度过高导致的反馈性抑制问题。从而提高酶合成效率，最终提高酶制剂产率并降低能耗。【具体实施方式】 下面通过实施例对本专利技术做进一步详细说明，这些实施例仅用来说明本专利技术，并 不限制本专利技术的范围。 实施例1 种子培养基（g/dl):玉米浆3,葡萄糖3,微晶纤维0. 6,MgS04 ? 7H20 0. 05， KH2P040 . 3,（_2S040 . 2,NaN030. 15,尿素 0? 1，pH调至 5. 0,在 115。。下，加热 15 分钟进行 灭菌。 将里氏木霉CICC40358接种于5L种子罐中，在30°C下，振荡培养40h。 纤维素酶的发酵培养基（g/dl)为：麸皮3,玉米秸杆粉3,微晶纤维0.6， MgS04 *7H20 0. 05，KH2P040 . 3,（NH4)2S040 . 2，NaN030. 15,尿素 0. 1，培养基中分别添加下表所 示浓度的的月桂基甜菜碱，调整pH至5. 0。将3L培养基放入5L的全自动发酵罐，在121°C 下，加热20分钟进行灭菌。 在每个发酵罐中接入300ml按上述培养得到的种子，通空气培养，温度为30°C。在 培养过程中，采用液碱和磷酸调节培养基的pH，使其维持在4. 0-5. 5,发酵培养100小时结 束。纤维素酶活测定采用滤纸酶（FPA)活测定。酶活定义：以lml酶液lmin分解底物生成 1ymol葡萄糖的酶量定义为1个酶活单位。结果见下表：表1. 实施例2 种子培养基（g/dl):玉米粉5,玉米浆5,豆饼粉3,pH4. 5,在115°C下，加热20分 钟进行灭菌。 将黑曲霉菌CICC2108接种于装液量3L的5L种子罐中，在30°C下，培养42h。 糖化酶发酵培养基（g/dl)为：玉米粉14,玉米浆6,豆饼粉5,（NH4) 2S040 . 2。培养 基中分别添加下表所示浓度的辛基甜菜碱，调整pH至4. 5。将3L培养基放入5L的全自动 发酵罐，在115°C下，加热20分钟进行灭菌。 在每个发酵罐中接入300ml按上述培养得到的种子，通空气培养，温度为30°C。在 培养过程中，采用液氨调节培养基的pH，使其维持在4. 4-4. 6。发酵培养160小时后，发酵 完毕。测定培养基中的糖化酶酶活。在40°C、pH4. 6的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提高多种酶制剂产量的方法，该方法为发酵生产，其特征在于所述发酵生产的发酵培养基含有通式(1)化合物中的一种或者两种以上；R代表C1～C20烷基。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：马兴群，刘雨，宋琦，吕丽娟，陈霞，
申请(专利权)人：山东祥维斯生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37