[发明专利]一种高产谷氨酰胺的发酵生产方法

说明书

技术领域

本发明属于微生物发酵生产领域，具体涉及一种高产谷氨酰胺的发酵生产方法。

背景技术

L-谷氨酰胺是人体条件必需性氨基酸，有提高人体免疫力，对脑机能和胃肠道功能的发挥有明显促进作用等特殊功效。目前在食品保健、饲料添加剂、医药卫生等领域有较广泛的应用和良好的发展前景。

谷氨酰胺主要采用工业微生物发酵的方法进行生产，目前我国真正实现工业化生产L-谷氨酰胺的企业很少，菌株产酸水平与国外先进水平相比有较大差距。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中的不足，提供一种高产谷氨酰胺的发酵生产方法，该方法原料成本低、控制易于实现，发酵产酸高，平均产酸高达79.8g/L。

本发明实现上述目的采用的技术方案是：一种高产谷氨酰胺的发酵生产方法，包括以下步骤：

步骤一、先采用生产谷氨酰胺的菌种进行种子培养，在培养过程的7-9h控制风量和转速使溶氧降低至15-20%，培养结束得到菌种，备用；

步骤二、按照10-15%的接种量将步骤一得到的菌种接种到发酵培养基中，发酵开始2-5h后，控制发酵培养基的葡萄糖含量为0.5-1.5%，在发酵过程的6-10h内流加培养基重量1-1.5%的(NH₄)₂SO₄，10h后停止流加，发酵过程的前30h控制温度为33-35℃，30h后发酵罐内平均温度升高0.8-1.2℃，当发酵培养至OD值接近最高值时，调节pH值为5.6-6.0，降低溶氧至10-15%；

所述的发酵培养基中，除水外以下营养成分的按照质量百分数计含有分别为葡萄糖3-7%、玉米浆1-3%、NH₄Cl2-4%、KH₂PO₄0.2-0.4%、MgSO₄0.08-0.2%、和KCl0.1-0.2%，按照每升发酵培养基中还含有计，以下营养成分的添加量分别为酵母粉1-1.5g/L、FeSO₄10-20mg/L、CuSO₄2-10mg/L、和硫胺素1-10mg/L；所述的发酵培养基中还添加有质量百分数为0.1-0.2%的抑制剂，以及谷氨酰胺合成酶的激活剂；

步骤三、发酵结束后，从发酵液中提取、精制谷氨酰胺，即完成高产谷氨酰胺的发酵生产。

所述的抑制剂为柠檬酸。

所述的谷氨酰胺合成酶的激活剂由MnCl₂和ZnSO₄组成，添加量分别为MnCl₂50-150mg/L和ZnSO₄10-80mg/L。

本发明的有益效果

本发明提供的谷氨酰胺的发酵生产方法首次将EMP途径的代谢流与谷氨酰胺的代谢流统筹考虑，通过抑制EMP循环，减少丙氨酸、乙酸等杂酸产生，减少碳架损耗，同时增强HMP途径以提供足量的还原力，增强谷氨酰胺合成的代谢流，从而达到提高产酸、降低成本的目的，本发明提供的发酵方法可达到平均产酸79.8g/L。

本发明在谷氨酰胺的培养过程中，通过调节发酵液pH、增加酶的激活剂，来综合提高谷氨酰胺合成酶的活性，抑制谷氨酸脱氢酶和谷氨酸合成酶活性。底料中NH₄Cl含量较低，形成氮饥饿，6-10h后再流加(NH₄)₂SO₄提供充足铵根离子以便于谷氨酰胺合成，避免初始铵离子浓度过高抑制谷氨酰胺合成酶活性，同时提高氯离子含量能够增加谷氨酸泌出细胞外的难度。

具体实施方式

一种高产谷氨酰胺的发酵生产方法，包括以下步骤：

步骤一、先采用生产谷氨酰胺的菌种进行种子培养，在培养过程的7-9h控制风量和转速使溶氧降低至15-20%，培养结束得到菌种，备用；

步骤二、按照10-15%的接种量将步骤一得到的菌种接种到发酵培养基中，发酵开始2-5h后，控制发酵培养基的葡萄糖含量为0.5-1.5%，在发酵过程的6-10h内流加培养基重量1-1.5%的(NH₄)₂SO₄，10h后停止流加，发酵过程的前30h控制温度为33-35℃，30h后发酵罐内平均温度升高0.8-1.2℃，当发酵培养至OD值接近最高值时，调节pH值为5.6-6.0，降低溶氧至10-15%；