[发明专利]一种微生物发酵生产D-核糖的方法

说明书

技术领域

本发明涉及发酵生产D-核糖的方法。

背景技术

D-核糖(D-ribose)作为遗传物质核糖核酸的组成成份，存在于所有的动物、植物、微生物细胞之中，是一种具有重要生理意义的戊糖。在食品、医药、化学工业中具有广泛应用。D-核糖可以从天然物中提取，也可以从D-葡萄糖等物质化学转化合成，而微生物发酵法制备D-核糖产量大，造价低，最适合工业化生产。

80年代，Kishimoto等在专利JP 01/157,369中报道利用短小芽孢杆菌转酮酶缺陷型菌株，在添加芳香族氨基酸的情况下摇瓶培养55hr，D-核糖的积累量可达92.1g/L，1995年，Hoshino等选育得到耐受高浓度的D-核糖且葡萄糖脱氢酶及葡萄糖酸激酶高的转酮酶缺陷型短小芽孢杆菌，摇瓶发酵D-核糖的积累量高达120.0g/L。De Wulf等在J.Ferment.Bioeng.，82，1-7，1996文献中报道使用一株转酮酶缺陷型枯草芽孢杆菌，使得D-核糖产量达到60.0g/L，并在此基础上深入地研究了D-核糖的代谢关键酶系与发酵条件。江苏微生物研究所邓崇亮等于1997年利用紫外光线和化学诱变枯草芽孢杆菌SM-18，选育得到莽草酸缺陷型菌株JSIM-1018高产菌，摇瓶发酵D-核糖最高产量可达92.0g/L，发酵罐中平均产量为64.0g/L。

为了提高D-核糖的产量，目前关于发酵法生产D-核糖的研究主要集中于高产菌株的改造，通过传统的物理、化学诱变与生物驯化或先进的基因工程手段，得到转酮酶缺陷型的高产菌株。

现有国内外报道中均完全或部分依靠碳酸钙维持菌体胞外的pH值，不能完全替换掉碳酸钙。因为使用碳酸钙，在发酵过程中会产生大量二氧化碳，而且在发酵液处理时需要将钙离子除去的同时也会产生大量二氧化碳，增加尾气排放量。还有因为有残留的碳酸钙，发酵液中残留的菌体不能方便地用于生产饲料。

发明内容

本发明的目的就在于提供一种微生物发酵法生产D-核糖的方法，以克服以上技术存在的上述缺陷。

本发明的微生物发酵法生产D-核糖的方法包括如下步骤：

以葡萄糖为原料，在发酵培养基中，不添加碳酸钙的情况下通过微生物发酵生产D-核糖。

具体的，包括如下步骤：

(1)种子培养：将活化好的菌种接入种子液培养基中，36.0～37.0℃培养12～16hr，获得成熟的种子；

所说的菌种选自枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)为本领域公知的菌种，在US3970522中已有报道；

所说的活化好的菌种指的是，采用？？文献报道的方法，对所述的菌种在斜面培养基中进行活化；

(2)发酵培养：将步骤(1)成熟的种子按体积比为5.0～10.0％的接种量接入发酵培养基，通入空气进行有氧培养；

发酵条件如下：

发酵温度为35.5～37.5℃；

发酵培养时间：38～45hr；

发酵压力为0.02～0.08Mpa；

搅拌转速为300～700r/min；

并在不同的阶段控制不同的合适pH值与溶氧，在控制pH时开始补加葡萄糖；

优选的，pH值、最佳溶氧范围与发酵培养时间为：

0～16小时，pH值为6.5～7.5，最佳溶氧范围为45～50％；

16～45小时，pH值为5.5～6.5，最佳溶氧范围为50～60％；

所述方法中，所说的溶氧指的是通过梅特勒溶氧电极所测得的溶氧相对值，即用亚硫酸钠校正零点，在发酵初始校正满度后，发酵过程中溶氧电极所显示的数值。

所述方法中，在不同的阶段控制不同的合适pH值是通过流加碱性物质的水溶液来实现的；

所说的碱性物质包括但不限于重量浓度为1～25％的氢氧化钠、氢氧化钾或氢氧化铵溶液；

所述方法中，补加葡萄糖的速度为10.0～20.0mL/hr，补加的葡萄糖浓度为50.0～80.0％(g/g)；

所说的斜面培养基为含有如下配比物质的水溶液：

山梨醇：5.0g/L，蛋白胨：10.0g/L，酵母膏：20.0g/L，K₂HPO₄：2.0g/L，KH₂PO₄：1.0g/L，NaCl：2.0g/L，琼脂：20.0g/L，PH自然；

所说的种子培养基为含有如下配比物质的水溶液：