[发明专利]高效发酵生产细菌素的发酵装置及方法

说明书

本发明公开了一种高效发酵生产细菌素的发酵装置及方法，发酵装置包括发酵罐、泡液分离装置和泡沫回收装置，泡液分离装置设置在发酵罐内，泡沫回收装置的入口与所述的发酵罐顶部的泡沫出口相连接，泡沫回收装置的真空口与真空发生装置连通；气体入口设置在发酵罐的底部。发酵生产细菌素的方法，包括如下步骤：将含有鼓泡催化剂的培养基装入发酵罐，在收集罐中倒入消泡剂；将菌接种到发酵罐中，通气，调节pH至6～7，进行发酵；启动真空发生装置，将发酵罐上部的泡沫收集到收集罐中，分解为液体，然后从收集罐中的液体中，收集发酵产物。本发明能够及时有效地解除产物对细菌生产和代谢的反馈抑制作用，从而实现高效表达目标产物。

技术领域

本发明涉及一种细菌素发酵及纯化分离工艺，具体的说，涉及生产细菌素的发酵分离耦合工艺。

背景技术

细菌素，一类由微生物产生的具有抗菌作用的蛋白或多肽,能够抑制革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌和真菌。由于细菌素具有不污染环境、不会使致病菌产生耐药性、增强宿主免疫力等优点,在水产、食品、医药、生物农药等行业得到广泛的应用。如乳酸链球菌素(英文名Nisin)又称乳酸链球菌肽或乳链菌肽，是一种小分子多肽。分子式为C₁₄₃H₂₂₈N₄₂O₃₇S₇，由34个氨基酸残基组成，分子量约为3500Da。被认为是一种高效、天然生物性食品防腐剂和抗菌剂。国际上第一个被批准使用的生物防腐剂，目前已在全世界约60多个国家和地区广泛使用，主要包括乳制品(鲜牛奶、奶粉、酸奶、干酪)、罐头食品、肉制品饮料等领域。国际市场发展迅速，近年来乳酸链球菌素需求量持续增加。当前的产能和生产水平逐渐无法满足市场需求，急需在发酵工艺、提取工艺、质量管理、应用研究等方面不断提高技术水平。

根据近几年生产经验和相关文献报道[S IMSEK O,Biot echnol.Lett,2009,31(3):514-421],微生物发酵生产nisin过程中,nisin对细胞生长特别是产物合成具有显著的抑制作用,从而限制了nisin产率的提高。因此解除这些抑制将大幅度提高nisin效价,降低生产成本,这就是发酵分离耦合技术。Pongtharang ku T等人[PONGTHARANGKU T，Appl.Microbiol.Biot echnol.,2007,74:555-562]研究了微生物发酵与膜分离和吸附分离耦合生产nisin工艺,结果表明与非耦合工艺相比,耦合工艺使nisin效价从1897IU/mL提高到7445IU/mL,效果非常显著,但是工艺复杂,分离成本较高,难以实现工业化生产。Nisin提取方法中有一种泡沫分离法，该法是先向发酵液中加入0.1％Tween-80，然后从发酵液底部鼓气使产生大量的气泡，Nisin本身具有表面活性剂的性质，因而伴随泡沫被鼓出，收集并破碎泡沫后，成功收集到Nisin，但该方法是发酵与纯化分离工艺分开进行的，并不能对Nisin产量产生积极影响。

发明内容

本发明的技术目的在于提供一种高效发酵生产细菌素的发酵装置及方法，以克服现有技术存在的缺陷。

本发明所述的高效发酵生产细菌素的发酵装置，包括发酵罐、泡液分离装置和泡沫回收装置；

所述的泡液分离装置设置在所述的发酵罐内，所述的泡沫回收装置的入口通过管线与所述的发酵罐顶部的泡沫出口相连接，所述的泡沫回收装置的真空口与真空发生装置相连通；

气体入口设置在发酵罐的底部；

采用上述的装置，发酵生产细菌素的方法，包括如下步骤：

(1)将配置好的培养基，装入发酵罐，装填高度为泡液分离装置的下方，优选的，泡液分离装置的高于发酵液液面上方1～5cm；

所述培养基，含有重量浓度为0.1％～0.5％的鼓泡催化剂；