生产碱性物质的方法技术

本发明专利技术提供一种通过发酵来生产碱性物质的方法，包括在发酵罐中含有的液体培养基中培养具有生产所述碱性物质的能力的微生物，从而在所述培养基中产生和积累所述碱性物质，其中在培养过程的总时期的至少一部分期间通过将所述培养基中总氨浓度调节到特定浓度范围之内，来降低用作所述碱性物质的反荷离子的硫酸根离子和/或氯离子的量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及微生物工业的技术，更明确地，涉及通过发酵。作为可通过发酵生产的碱性物质，例如L-赖氨酸作为动物饲料的添加剂是有用的，L-精氨酸和L-组氨酸对于药物制剂例如输注液(infusion)是有用的。
技术介绍
在通过发酵中，培养具有产生碱性物质的能力的微生物来在培养基中产生和积累碱性物质，并从所述培养基收集所述碱性物质。在这种方法中，作为分批培养、补料培养·(feeding culture)或连续培养来进行培养。在这样的通过发酵生产碱性物质中，一般地将硫酸根离子或氯离子添加到培养基中作为目标物质的反荷阴离子，所述目标物质在培养基中解离成阳离子来将培养基的PH维持在中性水平(特开平5-30985号公报和特开平5-244969号公报)。在需要进行纯化时，很多情况下通过离子交换从培养基中收集碱性物质。例如，在L-赖氨酸的情况下，将发酵液调整为弱酸性之后，L-赖氨酸被吸附在离子交换树脂上，然后用铵离子从树脂上洗脱。洗脱的L-赖氨酸按原样(asit is)作为赖氨酸碱(lysinebase)来直接使用，或可以与盐酸结晶来形成L-赖氨酸盐酸盐。当在上述的L-赖氨酸纯化中氯离子被用作培养基中的反荷阴离子时，可以通过浓缩培养基直接获得L-赖氨酸盐酸盐。然而，由于氯离子腐蚀金属发酵罐等等，在实际生产中使它们以高浓度存在于培养基中不是优选的。另一方面，当不纯化碱性物质时，按照原样浓缩发酵液，或用盐酸或硫酸调为弱酸性，随后喷雾造粒。在这种情况下，残余成分含有添加到培养基的反荷阴离子，因而在得到的发酵产物中碱性物质的含量被降低。特开2002-65287(美国专利申请N0.2002025564)公开了在碱性氨基酸的发酵生产中利用碳酸根离子和碳酸氢根离子作为碱性氨基酸的反荷阴离子来代替一部分硫酸根离子或氯离子的方法。通过将培养基的PH值调为酸性，或浓缩培养基，或这两种途径，可以相对容易地从培养基中除去碳酸根离子和碳酸氢根离子。以上引用的出版物教导了控制发酵罐中的内部压力使它在发酵过程中为正值、或将二氧化碳气体或含有二氧化碳的混合气体添加到培养基中的方法作为向培养基添加碳酸根离子和碳酸氢根离子的手段。然而，在典型培养基条件下，例如中性pH值，就算有的话，也仅有少量的二氧化碳气体溶解。因此，为了维持培养基中碳酸氢根离子和碳酸根离子的存在从而降低维持硫酸根离子或氯离子浓度的影响，必须在碱性PH下进行培养。然而，如果pH值变高，细菌生长速率和目标物质的生产力通常被降低。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种方法，用于在通过使用具有生产目标碱性物质能力的微生物进行发酵的碱性物质生产中实现硫酸根离子和氯离子的降低和目标物质的有效生产，并利用碳酸根离子和碳酸氢根离子作为所述碱性物质的反荷阴离子同时避免微生物生长速率的降低或目标物质生产力的降低。当使用棒状杆菌型细菌或埃希氏菌属细菌来发酵生产碱性物质时，如果pH变得过高，细菌生长速率或目标物质的生产力通常被降低。本专利技术的专利技术人发现，引起这种现象的主要因素是氨，其被添加到培养基中作为用于碱性物质生产、细菌生长的氮源，或作为碱性物质的反荷离子的来源，通过将总氨浓度控制在适合的浓度范围内进行发酵可以显著地抑制高PH值条件下微生物生长速率或目标物质生产力的降低。在上述发现的基础上实现了本专利技术。也就是说，本专利技术提供如下。(I) 一种通过发酵来，包括在发酵罐中含有的液体培养基中培养具有生产所述碱性物质的能力的微生物，从而在所述培养基中产生和积累所述碱性物质，其中在培养过程的总时期的至少一部分期间通过将所述培养基中总氨浓度调节到特定浓度范围之内，来降低用作所述碱性物质的反荷离子的硫酸根离子和/或氯离子的量。(2)根据⑴的方法，其中所述总氨浓度的特定浓度范围是满足以下条件的范围:(A)所述培养基中铵离子的浓度是这样的水平，使得溶于所述培养基中的碳酸氢根离子和/或碳酸根离子以及其他阴离子的离子当量的总和大于所述培养基中积累的所述碱性物质中电离的所述碱性物质的离子当量，以及(B)所述培养基中所述总氨浓度是不抑制所述微生物的碱性物质生产的水平，其是如下预先确定的: 在具有不同pH值和不同总氨浓度的培养基中培养所述微生物，测量每个pH值和每个总氨浓度下的所述碱性物质的生产力，确定各个PH值条件下提供最佳条件下的碱性物质生产力的50 %或更高的碱性物质生产力的总氨浓度。(3)根据⑴的方法，其中所述总氨浓度的特定范围是如下预先测定的:(A’ )在培养基中进行培养，所述培养基含有其量足以在pH 7.2或更低的条件下进行培养的硫酸根离子和/或氯离子作为所述目标碱性物质的反荷离子的来源，通过添加氨气、氨水和尿素的至少一种来将所述培养基的PH值维持在6.5到7.2之间的范围内，并测量所述碱性物质的生产力，(B’ )在与步骤(A’ )中使用的培养基相同的培养基中开始培养，只是培养基成分的硫酸根离子和/或氯离子降低期望的量，在一定时期内用不同的总氨浓度继续进行培养，在所述时期中由于所述目标碱性物质的积累引起的作为碱性物质反荷离子的硫酸根离子和/或氯离子的不足，维持所述培养基的PH值到7.2或更低变得不可能，以根据步骤(A’ )中测量的生产力来确定提供了 50%或更高生产力的总氨浓度范围。(4)根据⑴的方法，其中所述总时期的至少一部分包括下列中的至少一个:由于所述目标碱性物质的积累引起的反荷离子的不足而使所述培养基的PH值提高的时期，和由于向所述培养基添加阳离子而使所述PH值提高的时期。(5)根据(I)的方法，其中当根据如下指标所测定的所述微生物的活性降低或停止时，通过向所述培养基添加氨或尿素来调节所述培养基中的总氨浓度，所述指标是:所述培养基中溶解的氧浓度、所述培养基中碳源的消耗率、所述培养基的混浊度、所述碱性物质的生产力、和观察到的所述培养基中的pH值变化。(6)根据⑴的方法，其中将与含有其量足以在pH值7.2或更低的条件下进行培养的硫酸根离子和/或氯离子作为所述碱性物质的反荷离子来源的培养基具有相同组分、只是将硫酸根离子和/或氯离子降低期望的量的培养基用作培养基，以及所述总时期的至少一部分是一个时期，在所述时期中由于所述培养基中积累的碱性物质的引起的反荷离子不足，所述培养基的PH值不能被维持在7.2或更低。(7)根据(2)的方法，其中所述其他阴离子选自硫酸根离子、氯离子、磷酸根离子和电离的有机酸。(8)根据⑵或(7)的方法，其中所述其他阴离子的总量是900meq/l或更低。(9)根据⑴的方法，其中所述培养基中的所述总氨浓度被调节到200mM或更低。(10)根据(I)的方法，其包括增殖所述微生物的步骤。(11)根据(10)的方法，其中在增殖所述微生物的所述步骤期间不调节所述总氨浓度。(12)根据(I)的方法，其中所述碱性物质选自L-赖氨酸、L-精氨酸和L-组氨酸。(13)根据(12)的方法，其中`所述碱性物质是L-赖氨酸。(14)根据(12)的方法，其中所述碱性物质是L-精氨酸。(15)根据(I)的方法，其中所述培养基或其处理物在发酵之后被加热以除去碳酸氢根离子和碳酸根离子。(16)根据⑴的方法，其中所述微生物是棒状杆菌型细菌或埃希氏菌属细菌。(17)含有碱性物质的发酵液或发酵产物，其可以通过根据(15)的方法获得。附本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种通过发酵来生产碱性氨基酸的方法，包括在发酵罐中含有的液体培养基中培养具有生产所述碱性氨基酸的能力的微生物，从而在所述培养基中产生和积累所述碱性氨基酸，其中在所述培养过程的总时期的至少一部分期间通过将所述培养基中所述总氨浓度调节到特定浓度范围之内，来降低用作所述碱性氨基酸的反荷离子的硫酸根离子和/或氯离子的量，其中所述总时期的至少一部分包括下列中的至少一个：由于所述目标碱性氨基酸的积累引起的反荷离子的不足而使所述培养基的pH值提高的时期，和由于向所述培养基添加阳离子而使所述pH值提高的时期。

【技术特征摘要】
2004.10.07 JP 295123/041.种通过发酵来生产碱性氨基酸的方法，包括在发酵罐中含有的液体培养基中培养具有生产所述碱性氨基酸的能力的微生物，从而在所述培养基中产生和积累所述碱性氨基酸，其中在所述培养过程的总时期的至少一部分期间通过将所述培养基中所述总氨浓度调节到特定浓度范围之内，来降低用作所述碱性氨基酸的反荷离子的硫酸根离子和/或氯离子的量，其中所述总时期的至少一部分包括下列中的至少一个:由于所述目标碱性氨基酸的积累引起的反荷离子的不足而使所述培养基的PH值提高的时期，和由于向所述培养基添加阳离子而使所述PH值提高的时期。2.据权利要求1的方法，其中所述总氨浓度的特定浓度范围是满足以下条件的范围: (A)所述培养基中铵离子的浓度是这样的水平，使得溶于所述培养基中的碳酸氢根离子和/或碳酸根离子以及其他阴离子的离子当量的总和大于所述培养基中积累的所述碱性氨基酸中电离的所述碱性氨基酸的离子当量，以及 (B)所述培养基中所述总氨浓度是不抑制所述微生物的碱性氨基酸生产的水平，其是如下预先确定的: 在具有不同PH值和不同总氨浓度的培养基中培养所述微生物，测量每个pH值和每个总氨浓度下的所述碱性氨基酸的生产力，确定各个PH值条件下提供最佳条件下的碱性氨基酸生产力的50%或更高的碱性氨基酸生产力的总氨浓度。3.据权利要求1的方法，其中所述总氨浓度的特定浓度范围是如下预先测定的: (A’ )在培养基中进行培养，所述培养基含有其量足以在pH 7.2或更低的条件下进行培养的硫酸根离子和/或氯离子 作为所述目标碱性氨基酸的反荷离子的来源，通过添加氨气、氨水和尿素的至少一种来将所述培养基的PH值维持在6.5到7.2之间的范围内，并测量所述碱性氨基酸的生产力， (B’)在与步骤(A’)中使用的培养基相同的培养基中开始培养，只是培养基成分的硫酸根离子和/或氯离子降低期望的量，在一定时期内用不同的总氨浓度继续进行培养，在所述时期内由于所述目标碱性氨基酸的积累引起的作为碱性氨基酸反荷离子的硫酸根离子和/或氯离子的不足，维持所述培养基的PH值到7.2或更低变得不可能，以根据步骤(A’ )...

【专利技术属性】
技术研发人员：竹下亮，杉本慎一，
申请(专利权)人：味之素株式会社，
类型：发明
国别省市：