[发明专利]一种从可更新的原料制备发酵培养基的方法

说明书

                      发明领域

本发明涉及一种从可更新的原料制备发酵培养基的特定方法。

更具体地说，本发明涉及一种加工可更新的原料的特定方法，使得该原料可以直接在发酵中用于生产高纯度的代谢物，而不必要进行多个费时且昂贵的提纯步骤来分离代谢物。

                        发明背景

在本发明的公开中，术语“可更新的原料”指来自食品工业的废料，它是廉价的、未精制的且通常是无毒的，并富含氮和碳源。

在本发明的公开中，术语“代谢物”指通过能直接被微生物同化的碳源发酵而转变得到的产物。它们是有利的代谢物，选自有机酸、维生素、氨基酸和抗生素，优选有机酸，例如L-乳酸。

通常认为，所述可更新的原料的选择是基于其可行性、成本和达到高产率的潜力。

还认为，发酵培养基必须含有碳源和氮源，并向其中加入矿物质和有机盐。

“碳源”可以从可更新的原料获得，例如糖浆，来自小麦、玉米、大米、木薯或马铃薯的淀粉水解物，但“能直接被同化的碳源”是从所述碳源精制或纯化得到的糖，例如葡萄糖、果糖、麦芽糖、蔗糖、乳糖和糊精。

“氮源”或蛋白质类营养素的例子是酵母抽提物、玉米浆、非变性乳品、糖浆蛋白、肉羹或豆粉。但是，通常优选使用酵母抽提物作为氮源，并提供额外的维生素和矿物质。

包括“能直接被同化的碳源”即葡萄糖或蔗糖的或包括酵母抽提物的发酵培养基可以基本上用于多种发酵方法，例如用于生产有机酸的发酵方法，有机酸例如乳酸、丙酸、葡糖酸、柠檬酸等酸类，基础氨基酸，例如赖氨酸，抗生素或任何其它有工业价值的代谢物。

这些培养基还适用于生产生物量(例如，用于制备乳酸酵素(lactic ferments))。

但是，认为这些培养基的缺点是不能从它们外推以工业规模生产相同的经济可行的代谢物(因为难以提供具有标准组成的培养基，和因为从随后纯化步骤产生的额外费用)。

为了降低成本，所以必须选择使用这样的发酵培养基，其中氮源或烃源的一种通过价廉的原料提供，并对发酵培养基的其它组分进行精制或纯化。

为了制备有机酸例如乳酸，例如：

-美国专利5416020描述了一种从乳清和乳清的渗透物制备L-乳酸的方法，但酵母抽提物也在二价锰的存在下加入，其含有戴尔布吕克氏乳杆菌保加利亚亚种ATCC 55163(Lactobacillus delbrueckiisub.bulgarious)的突变菌株，其基本上制得L-乳酸。

乳清的渗透物确实含有75-80重量％的乳糖，但不含有任何大量的蛋白质。所以其缺乏对于微生物的生长所必要的氮源。因此需要加入酵母抽提物。所加入的乳清基本上含有约65-70重量％的乳糖。

然后酵母抽提物提供了含有营养素的发酵培养基，其不能通过乳清的渗透物或乳清本身来充足地供应。

美国专利4467034显示可能从作为原料的乳清制备乳酸，使用新菌株保加利亚乳杆菌DSM 2129。

但是，乳清必须仍然具有额外的氮源，即肉羹、玉米浆或豆粉，并含有维生素和无机盐。

尽管在以上条件下使用这些发酵培养基会略微降低所用原料的成本，但需要慎重地选择氮/碳比例的组合，以及为达到有效产率所必需的添加剂。

此外，这些“重组”的培养基不适合生产高纯度的代谢物，例如乳酸，其必须然后通过许多标准方法来分离和提纯，例如膜分离、离子交换、溶剂萃取、电渗析和乳酸盐的沉淀。

在用乳杆菌(Lactobacillus)制备光学纯的乳酸方面，美国专利4769329解释了为了促进微生物的生长，必要的是加入许多不能自己生产的物质，例如生物素、维生素B₁、烟酸、吡哆胺、对氨基苯甲酸、泛酸和维生素B₁₂。

以上组分必须以复合培养基的形式加入，例如由MAN、ROGOSA和SHARPE开发的MRS培养基，尽管该方法不能用于工业生产乳酸(因为成本过高，且难以获得标准组成的培养基)。

复合培养基例如制糖甜菜、或蔗糖蜜或玉米浆，它们尽管能促进细菌的生长，但是不能用于制备光学纯的乳酸，因为它们本身含有显著量的外消旋乳酸。

光学纯的酸可以从所述的外消旋混合物仅仅通过沉淀和重结晶D-乳酸和L-乳酸的盐来获得，该方法是复杂且昂贵的。