[发明专利]一种提高L-色氨酸产量的发酵工艺

说明书

本发明公开了一种提高L‑色氨酸产量的发酵工艺，该工艺包括将L‑色氨酸的生产菌种置于含有基础发酵培养基的机械搅拌发酵罐中进行发酵，在发酵过程搅拌，搅拌转速为375转/分～600转/分，发酵过程中补料，至发酵结束；所述的机械搅拌发酵罐包含搅拌桨，相对标准搅拌桨的尺寸，所述的搅拌桨的尺寸：外直径尺寸增加100％～165％，桨叶的长度尺寸增加25％～150％。本发明在保证设备正常运作的前提下，来控制发酵液溶氧来提高色氨酸的产量、提高生产能力，降低生产成本。

技术领域

本发明涉及一种提高L-色氨酸产量的发酵工艺。

背景技术

L-色氨酸(L-Tryptophane)，又名α-氨基吲哚基丙酸，分子式C₁₁H₁₂N₂O₂。L-色氨酸为白色至黄白色晶体或结晶性粉末，无臭或微臭，稍有苦味。L-色氨酸对人和动物的生长发育和新陈代谢具有重要的生理作用，在食品、饲料和医药等方面有着广泛的应用。因此，L-色氨酸的生产一直受到研究者的关注。最早生产L-色氨酸的方法是化学合成法和蛋白质水解法，但这两种方法均不适用于生产。随后人们开始利用微生物法生产色氨酸。微生物法大体可分为微生物发酵法和酶促转化法，其中微生物发酵法已走向实用并且处于主导地位。

现有L-色氨酸发酵工艺：将菌种接入种子培养基(葡萄糖10g/L，酵母膏15g/L，KH₂PO₄ 1.5g/L，(NH4)₂SO₄ 10g/L，MgSO₄ 5g/L，柠檬酸钠0.5g/L，FeSO₄·7H₂O 100mg/L，维生素B₁ 1.3mg/L)中，接种量为10％；在32℃、pH6.8～7.2和溶氧为20～30％条件下于5L自动控制发酵罐中培养12～14h至对数期。按10％的接种量接入含有以上所述培养基的30L自动控制发酵罐中，初始通气量2L/min，搅拌转速500～800转/分，溶氧水平为20～30％，通过自动流加氨水控制pH在6.8～7.2，培养温度在32℃，用泡敌消泡，并通过流加浓度为800g/L的葡萄糖溶液，发酵至35h结束。发酵培养基初糖浓度10g/L，维持发酵液中残糖质量浓度为0.05～0.3g/L，溶氧20～30％，补糖速率小于1.6％，发酵时间35h，L-色氨酸为42.5g/L，乙酸含量1.4g/L，丙酮酸含量1.1g/L，苯丙氨酸2.4g/L，糖酸转化率18％。

为提高微生物发酵L-色氨酸的产量，现有的方法主要是通过培养基组分的优化和添加不同的前体来提高产量，同时通过调控溶氧、补料速率等参数以达到提高产量的目的。但是，现有工艺中控制溶氧需要确定的数值与范围小，难以精确调控。例如，现有工艺中控制溶氧水平在20～30％的范围，对于发酵罐来说，需要不间断的调节通气量和转速，工作量大。同时，搅拌转速调节达到一定程度时，也会增加设备的负荷，最终导致生产成本增加。并且，现有工艺的色氨酸产量低下。该现状亟待解决。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术中的L-色氨酸产量低、通过控制溶氧水平来提高产率但设备难以精确调控最终导致设备负荷及工作量大等缺陷，提供了一种提高L-色氨酸产量的发酵工艺。本发明通过改变搅拌桨尺寸和搅拌转速，在保证设备正常运作的前提下，来控制发酵液溶氧来提高色氨酸的产量、控制菌体比生长速率、减少乙酸副产物生成、提高生产能力，降低生产成本。

本发明提供了一种提高L-色氨酸产量的发酵工艺，包括如下步骤：

将L-色氨酸的生产菌种置于含有基础发酵培养基的机械搅拌发酵罐中进行发酵，在发酵过程搅拌，搅拌转速为375转/分～600转/分，发酵过程中补料，至发酵结束；其中，所述的机械搅拌发酵罐包含搅拌桨，相对标准搅拌桨的尺寸，所述的搅拌桨的尺寸：外直径尺寸增加100％～165％，桨叶的长度尺寸增加25％～150％。