[发明专利]一种提高L-谷氨酸发酵产率的新工艺

说明书

【技术领域】：本发明涉及一种提高L-谷氨酸发酵产率的新工艺，属于发酵法生产氨基酸的技术领域。

【背景技术】：谷氨酸棒杆菌、黄色短杆菌等是工业发酵生产谷氨酸的常用菌株。在谷氨酸生产菌生物合成的代谢途径已经清楚的前提下，理论上通过计算可以得出L-谷氨酸生产的得率在0.817gL-谷氨酸/g葡萄糖，而目前实际得率仅有约0.50-0.58gL-谷氨酸/g葡萄糖，较理论值有较大的差距，所以仍具有很大的研究空间。

甜菜碱是在甜菜糖蜜中发现的季铵型生物碱，是细胞代谢中间产物，具有提供甲基、调节细胞内渗透压、促进脂肪代谢和蛋白质合成等作用。微生物细胞都需要稳定的甲基供体，一般认为细胞培养需要甲基供体。

甜菜碱的分子量不大，并有3个活性甲基，在分子内部正负电荷也已得到中和，因此它是高效的甲基供体。因此，甜菜碱可作为细胞内胱氨酸向蛋氨酸转变的甲基供体，具有替代蛋氨酸的供甲基效能，因而具有节约蛋氨酸的作用，能使细胞中粗蛋白质含量、RNA含量和RNA/DNA比率显著升高。

甜菜碱作为细胞内一种重要的渗透压缓冲物质，能防止细胞中离子浓度的激变。当细胞内渗透压激变时，如外部渗透压升高时，细胞开始产生或吸收甜菜碱以维持正常的渗透压的平衡，同时防止细胞水分的流出和盐分的入侵。

【发明内容】：本发明采用在培养基中添加一定量的甜菜碱的方法来提高谷氨酸生产菌L-谷氨酸发酵生产过程的产率。此方法在不增加额外设备和人力投入的情况下，实现了L-谷氨酸产酸率的大幅提高，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-谷氨酸发酵产率的方法，其特征是：在现有L-谷氨酸发酵培养基中添加甜菜碱，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0.1～1g/L。

本发明根据甜菜碱可作为菌体甲基供体、调节体内渗透压、促进细胞内脂肪代谢和蛋白质合成等，具有刺激菌体生长、促进产酸等作用，因而可通过在L-谷氨酸发酵培养基添加甜菜碱的方法提高谷氨酸生产菌L-谷氨酸发酵产率。

【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：

采用的菌株为谷氨酸棒杆菌或钝齿棒杆菌；培养基为在现有普遍采用的发酵培养基[葡萄糖8％、甘蔗糖蜜0.1％、玉米浆0.4％、MgSO₄·7H₂O 0.15％、Na₂HPO₄·12H₂O 0.2％、KCl 0.1％、MnSO₄ 0.0001％、FeSO₄ 0.0001％、V_B10.00001％]中添加0.1g/L甜菜碱；培养方法：将菌种接入种子培养基[葡萄糖2.5％、玉米浆3％、K₂HPO₄·3H₂O 0.2％、MgSO₄·7H₂O 0.1％、尿素0.025％]中，接种量为5％；在32℃、pH为7.0和溶氧为20％条件下于5L自动控制发酵罐中培养6h至对数期，按10％的接种量接入含有发酵培养基的5L自动控制发酵罐中，控制发酵液温度采用顺序提温模式：0～5h为34℃，5～10h为35℃，10～18h为36℃，18～26h为37℃，26～32h为38℃，通入适当空气，调节适当搅拌转速，采用分阶段供氧模式控制溶氧：0～10h为20％，10～32h为5％，通过自动流加氨水控制pH在7.0～7.2，通过流加适量泡敌消泡，并通过流加浓度为800g/L的葡萄糖溶液将残糖控制在1.0％，发酵至32h停止。放罐时，L-谷氨酸的产量为150.0g/L，糖酸转化率为60.0％，分别比对照实验(L-谷氨酸产量为130.0g/L，糖酸转化率为50.0％)提高了15.4％和20.0％。

实施例2：

采用的菌株为谷氨酸棒杆菌或钝齿棒杆菌；培养基为在现有普遍采用的发酵培养基(同实施例1)中添加1.0g/L甜菜碱；培养方法同实施例1。放罐时，L-谷氨酸的产量为156.0g/L，糖酸转化率为62.0％，分别比对照实验(L-谷氨酸产量为130.0g/L，糖酸转化率为50.0％)提高了20.0％和24.0％。

实施例3：