[发明专利]一种提高L-组氨酸发酵过程产率的方法

说明书

【技术领域】：本发明涉及一种提高L-组氨酸发酵过程产率的方法，属于发酵法生产氨基酸的技术领域。

【背景技术】：L-组氨酸是分子中含有咪唑核的碱性氨基酸，对成人非必须氨基酸，而对婴幼儿为必需氨基酸，在人体中合成较慢。它具有多种生理功能，广泛用于医药，饲料及食品行业，尤其在医学研究中的作用日益受到重视。L-组氨酸也是氨基酸输液及综合氨基酸制剂的主要成分。目前，国内仅有提取法少量生产，而对发酵法的研究还很少。采用微生物发酵法生产L-组氨酸具有广阔的前景，而且其产率还有很大的提高空间。

近年来，代谢工程领域的研究结果表明，在组氨酸生产菌中，糖酵解途径(EMP)相对于三羧酸循环(TCA)过量，即EMP通量超出了TCA代谢的能力，造成碳“溢流”以及过量ATP的合成。那么，连接EMP和TCA的丙酮酸会发生积累，并且会通过其他途径进行代谢以缓解持续的“溢流”。因此，过量碳的溢流会导致有机酸和其他物质的生成。在组氨酸棒杆菌中，分析葡萄糖在胞内的代谢途径，明显可以看到产物L-组氨酸的生物合成过程中，HMP途径是十分重要的，这样代谢流在EMP、TCA和HMP之间的合理分配就成为提高L-组氨酸产率和糖酸转化率的前提。

【发明内容】：本发明采用在培养基中添加一定量的柠檬酸或其盐的方法来提高组氨酸生产菌L-组氨酸发酵过程产率。

柠檬酸或柠檬酸盐可以抑制丙酮酸激酶的活性，减少丙酮酸的积累，造成磷酸烯醇式丙酮酸的积累。磷酸烯醇式丙酮酸是EMP途径限速酶磷酸果糖激酶的抑制剂，所以磷酸烯醇式丙酮酸的积累降低了磷酸果糖激酶的活性，从而降低了EMP途径的通量，缓解了EMP和TCA之间的代谢溢流。同时，葡萄糖总通量没有变化，所以更多的葡萄糖进入L-组氨酸合成途径，相应的提高了L-组氨酸的产率。

此方法在不增加额外设备和人力投入的情况下，实现了L-组氨酸产量和转化率的大幅提高，适合于工业化生产。

本发明的目的是通过如下技术方案实现的：

本发明提供的一种提高L-组氨酸发酵过程产率的方法，其特征是：在发酵培养基中添加柠檬酸或其盐，使其在培养基中的浓度均为0.01～10g/L，优选0.05～5g/L，更优选0.1～3g/L。其中所说的柠檬酸盐为柠檬酸钠或柠檬酸钾。

本发明根据调整代谢流分配的原理提出了适用于提高组氨酸生产菌L-组氨酸发酵过程中糖酸转化率和产率的方法，它通过降低丙酮酸激酶和磷酸果糖激酶的活力，减弱糖酵解途径通量，降低有机酸的合成，缓解EMP和TCA之间的代谢溢流，使更多的葡萄糖进入L-组氨酸合成途径，从而合成较多的L-组氨酸，即提高了产率。

【具体实施方式】：

下面通过实施例对本发明作进一步的说明，所举之例并不限制本发明的保护范围：

实施例1：