[发明专利]一种降低γ-聚谷氨酸发酵液粘度的方法

说明书

技术领域

本发明属于微生物发酵领域，特别涉及到一种降低γ-聚谷氨酸发酵液粘度的方法。 

背景技术

γ-聚谷氨酸是由L-谷氨酸或者D-谷氨酸通过γ-酰胺基结合形成的一种水溶性的生物高分子聚合物。具有很强的吸水性，可降解性，水解性等众多特性，因此被广泛用于食品、农业、医药、绿化以及水处理等多个领域，具有极大的开发价值和应用前景。 

根据现在文献报道，γ-PGA是某些细菌荚膜的主要成分，其作用是为了保护菌体免受外界恶劣环境的影响。故其合成一般是在菌体发酵的中后期，大量代谢废物积累，营养物质缺乏促进了细菌分泌合成γ-PGA进行自身保护。因此可以认为合成分泌γ-PGA是细菌应对外界恶劣环境的一种适应机制。目前研究的热点多集中于微生物发酵生产，提高产量，对如何提高分离提取收率的相关报道非常少。 

一般认为γ-PGA发酵液的粘度随着产量和分子量的增加而增大，因此在液态发酵的后期由于γ-PGA浓度增大导致发酵液粘度大大增加，影响氧的传质，进而影响γ-PGA的合成，这也是提高γ-PGA浓度的一个最大的瓶颈问题。通过加酸或碱调节发酵液pH<5或pH>8可明显降低发酵液的粘度(其中pH3.5时粘度仅为pH6.5时的1/50左右)。将pH3.5的发酵液离心除菌(10000g，10min)后超滤浓缩(滤膜孔径0.45μm，平均压力0.08Mpa)1倍，再加入95％乙醇提取γ-PGA，与pH中性时相比，可减少50％以上的能量消耗及40％的溶剂，但γ-聚谷氨酸损失约10％。加酸或加碱处理可使发酵液中γ-PGA的分子结构发生改变，分子质量降低，这对生产高分子质量的γ-聚谷氨酸不利的。 

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种降低γ-聚谷氨酸发酵液粘度的方法，该方法在发酵初期在液态发酵培养基中添加质量体积浓度为0.5-30g/L的KCl，在保持高分子量高产量γ-聚谷氨酸的基础上，将粘度降为原来的10-80％，解决γ-PGA发酵生产发酵液粘度大的瓶颈问题，有很好的应用前景；且成本低，为工业化生产中产物的分离纯化降低成本。 

为了实现上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的： 

一种降低γ-聚谷氨酸发酵液粘度的方法，包括菌种的活化、种子液制备及液体摇瓶发酵，其特征在于：在所述液体药瓶发酵中，向液体发酵培养基加入高浓度KCl，所述高浓度KCl为0.5-30g/L；所述菌种为枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)GXA-28，保藏编号为CCTCC NO：M2012347，保藏日期为2012年9月14日，保藏单位：中国典型培养物保藏中心。 

以上所述高浓度KCl为5-30g/L。 

以上所述液体发酵培养基成分还包括葡萄糖30-50g/L、谷氨酸钠20-40g/L、酵母膏2.5-4.0g/L、KH₂PO₄0.5-1g/L、MgSO₄0.1-0.15g/L，pH6.5-7.5，蒸馏水配制。 

以上所述液体摇瓶发酵的发酵条件为：种子液按体积比1-6％的接种量接入已灭菌的液体发酵培养基中，在40-50℃摇瓶培养20-30h。 

以上所述菌种的活化，是将枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)GXA-28接于固体斜面培养基上，40～50℃培养8-16h，于2～8℃作短期保藏；所述固体斜面培养基的组成为：葡萄糖8～12g/L，酵母膏3～6g/L，谷氨酸钠3～6g/L，MgSO₄·7H₂O0.1～0.2g/L，KH₂PO₄0.3～0.5g/L，琼脂10～15g/L，pH值6.5～7.5，蒸馏水配制。 

以上所述种子液制备，是将斜面上1.0cm²的菌苔接入装有30ml液体种子培养基的250ml三角瓶中，摇床转速160～250rpm，42℃-50℃摇瓶培养16h-18h；所述液体种子培养基浓度组成为：葡萄糖10～50g/l，酵母膏2～10g/l，谷氨酸钠5～20g/l，MgSO₄·7H₂O0.1～0.5g/l，KH₂PO₄0.5～2g/l，pH值6.5～7.5，蒸馏水配制。 

与现有技术相比，本发明的有益效果是：