一种3-羟基丙酸的补料发酵生产方法技术

本发明专利技术公开了一种3

【技术实现步骤摘要】
一种3
‑
羟基丙酸的补料发酵生产方法


[0001]本专利技术涉及微生物发酵
，特别是涉及一种3
‑
羟基丙酸的补料发酵生产方法。

技术介绍

[0002]3‑
羟基丙酸(3
‑
Hydroxypropionic acid，又称β
‑
Hydroxypropionic acid，缩写为3
‑
HP)是三碳、无手性有机酸，与乳酸互为同分异构体。3
‑
羟基丙酸具有羟基和羧基两个官能团，是很多光学活性物质的前体，它脱水可以生成丙烯酸，氧化生成丙二酸，还原生成1，3
‑
丙二醇，聚合生成高分子材料，是一种重要的化工平台产品。
[0003]目前，许多的高校和科研机构致力于微生物法合成3
‑
HP的研宄，生物发酵法合成3
‑
HP主要依赖于微生物体内己知的代谢通路。专利CN105861341A成功筛选出一株汉逊德巴利酵母(Debaryomyces hansenii.)菌株IS451，其3
‑
羟基丙酸的发酵产量达到48.96g/L，发酵周期为5天，但将其应用于工业化生产仍需进一步提升其发酵产量，并且进一步缩短发酵周期，这对于企业节降生产成品和提高产能具有重要的现实意义。由于不同的微生物其新陈代谢和生长特点不同，因此，有必要对汉逊德巴利酵母(Debaryomyces hansenii.)菌株IS451的发酵调控进行优化，以提升其3
‑
羟基丙酸的发酵产量，降低其发酵周期。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种3
‑
羟基丙酸的补料发酵生产方法，以解决上述现有技术存在的问题，使基于汉逊德巴利酵母(Debaryomyces hansenii.)菌株IS451的3
‑
羟基丙酸的发酵产量得以提升，并降低其发酵周期。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0006]本专利技术提供一种3
‑
羟基丙酸的补料发酵生产方法，所用菌株为汉逊德巴利酵母(Debaryomyces hansenii.)菌株IS451，保藏号为：CGMCC No.11893；
[0007]发酵过程分为三个阶段：第一阶段为接种后48h内，第二阶段为接种后的第49
‑
96h，第三阶段为接种后的第97
‑
114h；
[0008]所述发酵过程第一阶段的发酵培养基包括：葡萄糖20g/L、酵母浸膏10g/L、酵母粉5g/L、豆粕粉3g/L、KH2PO
4 5g/L、K2HPO
4 2g/L、(NH4)2SO
4 10g/L、MgSO4·
7H2O 1g/L、FeSO4·
7H2O 0.03g/L、丙酸10
‑
15g/L、甘油5
‑
10g/L；
[0009]所述第二阶段进行补料操作，补料成分为：葡萄糖8g/L、(NH4)2SO
4 5g/L、丙酸5g/L、甘油5g/L；
[0010]所述第三阶段进行补料操作，补料成分为：葡萄糖5g/L、丙酸5g/L、植物油15g/L。
[0011]进一步地，发酵调控包括以下步骤：
[0012]所述第一阶段的pH值控制为5.0
‑
6.0，温度30℃，控制溶氧35
‑
40％；
[0013]所述第二阶段的pH值控制为5.5
‑
6.0，温度30℃，控制溶氧20
‑
30％；
[0014]所述第三阶段的pH值控制为5.5
‑
6.0，温度30℃，控制溶氧5
‑
10％。
[0015]进一步地，在所述第二阶段的补料操作中，所述甘油在接种后第49h一次性加入，所述葡萄糖、(NH4)2SO4和丙酸在接种后第49h开始流加补料，流加时间为1.5
‑
2h。
[0016]进一步地，在所述第三阶段的补料操作中，所述植物油在接种后第97h一次性加入，所述葡萄糖和丙酸在接种后第97h开始流加补料，流加时间为1.5
‑
2h。
[0017]进一步地，所述补料发酵生产方法还包括菌种活化和种子培养操作。
[0018]进一步地，所述菌种活化所用斜面培养基为：葡萄糖20g/L、酵母浸膏10g/L、蛋白胨20g/L、琼脂粉20g/L。
[0019]进一步地，所述种子培养所用种子培养基为：葡萄糖20g/L、酵母浸膏10g/L、(NH4)2SO
4 10g/L、酵母粉5g/L、KH2PO
4 5g/L、K2HPO
4 2g/L、MgSO4·
7H2O 1g/L、FeSO4·
7H2O 0.03g/L。
[0020]进一步地，所述第一阶段的初始发酵培养基中种子接种量为初始发酵培养基体积的10～15％。
[0021]进一步地，所述植物油包括菜籽油、花生油、大豆油或玉米油。
[0022]本专利技术公开了以下技术效果：
[0023](1)本专利技术使用速效氮源((NH4)2SO4)与迟效氮源(酵母浸膏、酵母粉和豆粕粉)相配合的发酵培养基配方，能够优化汉逊德巴利酵母(Debaryomyces hansenii.)菌株IS451的前期菌种生长和后期的产物积累；
[0024](2)本专利技术通过分阶段补料的方式，使得培养基中的营养成分得到合理利用，提升了发酵后期产物的积累；
[0025](3)本专利技术通过分阶段的pH值、温度和溶氧的调控，控制了菌种前期的生长繁殖速度，并合理调控了发酵中后期的产物稳定积累；
[0026](4)本专利技术的发酵后期，发酵液过于粘稠，要想保证溶氧在设定的水平，需要大量提高转速，但转速过大产生的极强的剪切力对微生物的伤害过大，难以保证产物的正常积累，因此本专利技术在后期补料过程中加入了植物油，有利于增加发酵液中的溶氧量和提高氧的传递速率，此外还能将产物溶解到其中，发挥解除产物抑制的作用。
具体实施方式
[0027]现详细说明本专利技术的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本专利技术的限制，而应理解为是对本专利技术的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。
[0028]应理解本专利技术中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本专利技术。另外，对于本专利技术中的数值范围，应理解为还具体公开了该范围的上限和下限之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本专利技术内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括或排除在范围内。
[0029]除非另有说明，否则本文使用的所有技术和科学术语具有本专利技术所述领域的常规技术人员通常理解的相同含义。虽然本专利技术仅描述了优选的方法和材料，但是在本专利技术的实施或测试中也可以使用与本文所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种3
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羟基丙酸的补料发酵生产方法，其特征在于，所用菌株为汉逊德巴利酵母(Debaryomyces hansenii.)菌株IS451，保藏号为：CGMCC No.11893；发酵过程分为三个阶段：第一阶段为接种后48h内，第二阶段为接种后的第49
‑
96h，第三阶段为接种后的第97
‑
114h；所述发酵过程第一阶段的发酵培养基包括：葡萄糖20g/L、酵母浸膏10g/L、酵母粉5g/L、豆粕粉3g/L、KH2PO
4 5g/L、K2HPO
4 2g/L、(NH4)2SO
4 10g/L、MgSO4·
7H2O 1g/L、FeSO4·
7H2O 0.03g/L、丙酸10
‑
15g/L、甘油5
‑
10g/L；所述第二阶段进行补料操作，补料成分为：葡萄糖8g/L、(NH4)2SO
4 5g/L、丙酸5g/L、甘油5g/L；所述第三阶段进行补料操作，补料成分为：葡萄糖5g/L、丙酸5g/L、植物油15g/L。2.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，发酵调控包括以下步骤：所述第一阶段的pH值控制为5.0
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6.0，温度30℃，控制溶氧35
‑
40％；所述第二阶段的pH值控制为5.5
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6.0，温度30℃，控制溶氧20
‑
30％；所述第三...

【专利技术属性】
技术研发人员：王陶，李文，杨英歌，董玉玮，张传丽，
申请(专利权)人：徐州工程学院，
类型：发明
国别省市：