一种发酵生产L-异亮氨酸的方法技术

本发明专利技术提供了一种发酵生产L

【技术实现步骤摘要】
一种发酵生产L
‑
异亮氨酸的方法


[0001]本专利技术属于发酵工程
，具体涉及一种发酵生产L
‑
异亮氨酸的方法。

技术介绍

[0002]异亮氨酸又称“异白氨酸”，系统命名为“α
‑
氨基
‑
β
‑
甲基戊酸”，化学式为C6H
13
NO2，是人体必需氨基酸之一，属于脂肪族中性氨基酸，溶于水，微溶于乙醇。异亮氨酸的作用包括与异亮氨酸和缬氨酸一起合作修复肌肉，控制血糖，并给身体组织提供能量。它还能提高生长激素的产量，并帮助燃烧内脏脂肪，而这些脂肪由于处于身体内部，仅通过节食和锻炼难以对它们产生有效作用。亮氨酸，异亮氨酸和缬氨酸都是支链氨基酸，它们有助于促进训练后的肌肉恢复。其中异亮氨酸是最有效的一种支链氨基酸，可以有效防止肌肉损失，因为它能够更快地分解转化为葡萄糖，增加葡萄糖可以防止肌肉组织受损，因此它特别适合健美运动员。由于异亮氨酸很容易转化为葡萄糖，因此其有助于调节血糖水平。异亮氨酸缺乏的人会出现类似低血糖的症状，如头痛、头晕、疲劳、抑郁、精神错乱和易怒等。
[0003]目前，L
‑
异亮氨酸生产方法有提取法、化学合成法和发酵法三类。由于提取法和化学合成法存在生产的L
‑
异亮氨酸与它的异构体分离困难、原料来源受限制、生产成本高、污染环境等问题，因此不适合工业化生产。而发酵法条件温和、环境友好、产品质量稳定，已成为生产L
‑
异亮氨酸最主要的方法。/>[0004]在L
‑
异亮氨酸微生物发酵生产过程中，菌种、培养条件等因素均会影响L
‑
异亮氨酸的产量。现有的发酵生产L
‑
异亮氨酸的方法通常存在发酵周期长、产酸率低的问题。因此，优化发酵培养工艺，以提高L
‑
异亮氨酸的产量，对L
‑
异亮氨酸行业的发展具有重要意义。

技术实现思路

[0005]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种发酵生产L
‑
异亮氨酸的方法。与现有技术相比，该方法能够有效缩短发酵周期，提高发酵终点L
‑
异亮氨酸的产量和转化率。
[0006]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0007]第一方面，本专利技术提供一种发酵生产L
‑
异亮氨酸的方法，所述方法包括如下步骤：
[0008]将L
‑
异亮氨酸生产菌的种子液接种至发酵培养基中进行发酵生产L
‑
异亮氨酸；
[0009]发酵过程中，当发酵液中的残还原糖含量低于1wt％时，开始流加葡萄糖、硫酸铵和小料，开始流加的0
‑
20h内控制发酵液内残还原糖含量为1
‑
1.5wt％，铵氮含量为0.15
‑
0.2wt％，流加葡萄糖与小料的质量比为8
‑
9:1；20h之后控制发酵液内残还原糖含量为0.5
‑
1.0wt％，铵氮含量为0.1
‑
0.15wt％，流加葡萄糖与小料的质量比为10
‑
12:1；
[0010]所述小料包括如下组分：硫酸锌0.6
‑
0.7g/L、硫酸镁0.4
‑
0.6g/L、磷酸二氢钾0.4
‑
0.6g/L、磷酸氢二钾0.4
‑
0.6g/L和V
B3 10
‑
12mg/L，溶剂为水。
[0011]本专利技术中，开始流加葡萄糖、硫酸铵和小料后，前20h内和20h后，残还原糖含量具
有相同的端点值1wt％，铵氮含量具有相同的端点值0.15wt％，本领域技术人员不应将其理解为本专利技术包含了“在开始流加葡萄糖、硫酸铵和小料后，残还原糖含量全程维持为1wt％，和/或铵氮含量全程维持为0.15wt％”的技术方案，这是因为实际发酵过程中物料的浓度是动态变化的，其只能在一定范围内波动，而不能始终保持为一确定的值。
[0012]本专利技术通过控制不同发酵阶段残还原糖浓度、铵氮浓度和小料的添加量，使得菌体在对数生长期和稳定代谢期具有各自适宜的外界环境，生长增殖和代谢产酸达到均衡，结合其他工艺步骤，从而缩短了发酵周期，提高了发酵终点L
‑
异亮氨酸的产量和转化率。
[0013]在本专利技术一些实施方式中，所述种子液的制备方法包括如下步骤：
[0014]将L
‑
异亮氨酸生产菌接种至一级种子培养基中，在培养温度为30
±
0.5℃，摇床转速为250
‑
300rpm的条件下培养16
‑
18h，且菌体在620nm处的OD值≥1.0时，接种至二级种子培养基中，接种量为所述二级种子培养基体积的8
‑
10％，在温度为30
±
0.5℃，压力为0.05
‑
0.08Mpa，搅拌转速为300
‑
500rpm，通气比为1:0.5
‑
0.8，pH为7.2
±
0.5，DO≥20wt％的条件下培养10
‑
12h得到所述种子液。
[0015]在本专利技术一些实施方式中，所述一级种子培养基为LB液体培养基。
[0016]优选地，所述二级种子培养基包括如下组分：葡萄糖38
‑
40g/L、硫酸镁0.8
‑
0.9g/L、磷酸二氢钾1.5
‑
1.6g/L、硫酸铵2.8
‑
3.0g/L、硫酸亚铁0.1
‑
0.12g/L、硫酸锰8
‑
10mg/L、酵母浸粉2.8
‑
3.0g/L、蛋氨酸0.6
‑
0.7g/mL、谷氨酸10
‑
12g/L、赖氨酸0.75
‑
0.8g/L和玉米浆10
‑
12g/L，溶剂为水。
[0017]在本专利技术一些实施方式中，所述L
‑
异亮氨酸生产菌为谷氨酸棒杆菌。
[0018]在本专利技术一些实施方式中，所述种子液的接种量为所述发酵培养基体积的8
‑
12％。
[0019]在本专利技术一些实施方式中，所述发酵培养基包括如下组分：葡萄糖58
‑
60g/L、硫酸镁1.8
‑
2.0g/L、磷酸二氢钾2.0
‑
2.2g/L、硫酸铵5.0
‑
5.2g/L、硫酸亚铁8
‑
10mg/L、硫酸锰6.0
‑
8.0mg/L、磷酸氢二钾1.0
‑
1.2g/L、酵母浸粉3.0
‑
3.5g/L、蛋氨酸0.3
‑
0.4g/mL、谷氨酸10
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种发酵生产L
‑
异亮氨酸的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：将L
‑
异亮氨酸生产菌的种子液接种至发酵培养基中进行发酵生产L
‑
异亮氨酸；发酵过程中，当发酵液中的残还原糖含量低于1wt％时，开始流加葡萄糖、硫酸铵和小料，开始流加的0
‑
20h内控制发酵液内残还原糖含量为1
‑
1.5wt％，铵氮含量为0.15
‑
0.2wt％，流加葡萄糖与小料的质量比为8
‑
9:1；20h之后控制发酵液内残还原糖含量为0.5
‑
1.0wt％，铵氮含量为0.1
‑
0.15wt％，流加葡萄糖与小料的质量比为10
‑
12:1；所述小料包括如下组分：硫酸锌0.6
‑
0.7g/L、硫酸镁0.4
‑
0.6g/L、磷酸二氢钾0.4
‑
0.6g/L、磷酸氢二钾0.4
‑
0.6g/L和V
B3 10
‑
12mg/L，溶剂为水。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述种子液的制备方法包括如下步骤：将L
‑
异亮氨酸生产菌接种至一级种子培养基中，在培养温度为30
±
0.5℃，摇床转速为250
‑
300rpm的条件下培养16
‑
18h，且菌体在620nm处的OD值≥1.0时，接种至二级种子培养基中，接种量为所述二级种子培养基体积的8
‑
10％，在温度为30
±
0.5℃，压力为0.05
‑
0.08Mpa，搅拌转速为300
‑
500rpm，通气比为1:0.5
‑
0.8，pH为7.2
±
0.5，DO≥20wt％的条件下培养10
‑
12h得到所述种子液。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述一级种子培养基为LB液体培养基；优选地，所述二级种子培养基包括如下组分：葡萄糖38
‑
40g/L、硫酸镁0.8
‑
0.9g/L、磷酸二氢钾1.5
‑
1.6g/L、硫酸铵2.8
‑
3.0g/L、硫酸亚铁0.1
‑
0.12g/L、硫酸锰8
‑
10mg/L、酵母浸粉2.8
‑
3.0g/L、蛋氨酸0.6
‑
0.7g/mL、谷氨酸10
‑
12g/L、赖氨酸0.75
‑
0.8g/L和玉米浆10
‑
12g/L，溶剂为水。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的方法，其特征在于，所述L
‑
异亮氨酸生产菌为谷氨酸棒杆菌；优选地，所述种子液的接种量为所述发酵培养基体积的8
‑
12％；和/或，所述发酵培养基包括如下组分：葡萄糖58
‑
60g/L、硫酸镁1.8
‑
2.0g/L、磷酸二氢钾2.0
‑
2.2g/L、硫酸铵5.0
‑
5.2g/L、硫酸亚铁8
‑
10mg/L、硫酸锰6.0
‑
8.0mg/L、磷酸氢二钾1.0
‑
1.2g/L、酵母浸粉3.0
‑
3.5g/L、蛋氨酸0.3
‑
0.4g/mL、谷氨酸10
‑
12g/L、赖氨酸1.0
‑
1.2g/L、玉米浆15
‑
18g/L和生物素0.08
‑
0.1g/L，溶剂为水，pH为7.0
±
0.5。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的方法，其特征在于，所述发酵的初始压力为0.05
‑
0.1Mpa，初始搅拌转速为300
‑
650rpm，初始通气比为1:0.5
‑
0.8。6.根据权利要求1
‑
5任一项所述的方法，其特征在于，所述发酵开始后的0
‑
12h内，温度由30
±
0.5℃升至33
±
0.5℃，12h后温度保持为33
±
0.5℃。7.根据权利要求1
‑
6任一项所述的方法，其特征在于，所述发酵过程中，当发酵液中的溶氧量达到初始溶氧量的20％以下时，调节通气比、搅拌转速和压力，使发酵液中的溶氧量维持为初始溶氧量的15
‑
25％。8.根据权利要求1
...

【专利技术属性】
技术研发人员：穆晓玲，毕从胜，戴嘉，丁飞，秦晴，
申请(专利权)人：安徽丰原发酵技术工程研究有限公司，
类型：发明
国别省市：