[发明专利]一种抑制色素形成的环β-1,2-葡聚糖发酵方法

说明书

本发明公开了一种抑制色素形成的环β‑1,2‑葡聚糖发酵方法，属于智能化轻工过程控制领域。本发明成功抑制了Rhizobium radiobacter NBRC 13259发酵过程中色素的形成，并将细胞浓度提高到8.0g/L，解决了Rhizobium radiobacter NBRC 13259发酵过程中色素形成难于控制和细胞浓度难于提高的问题，为提高单位体积中环β‑1,2‑葡聚糖浓度的提高奠定了基础。

技术领域

本发明涉及一种抑制色素形成的环β-1,2-葡聚糖发酵方法，属于智能化轻工过程控制领域。

背景技术

环状β-1,2-葡聚糖是以葡萄糖为单体，经β-1,2糖苷键连接、聚合度位于17～25之间且具有较强水溶性能力的环形多糖。其在根瘤形成、布鲁士菌侵入机体细胞以及其在细胞内逃脱人体自然免疫系统的过程中有着关键的作用。获得足够的环β-1,2-葡聚糖是分析其功能的基础，但是目前尚没有有效的大量获得β-1,2-葡聚糖的方法与途径。

通过对Rhizobium meliloti MTCC 3402进行发酵法生产环状β-1,2-葡聚糖研究，所取得的最高生物量仅为1.8g/L。这主要是由于产环状β-1,2-葡聚糖的菌株主要以谷氨酸为氮源，一般来说提高氮源可以提高细胞浓度，但是当提高氮源谷氨酸的浓度时，会发生色素形成，使发酵液颜色加深，并造成细胞浓度不能提高。而细胞生物量的提高与环β-1,2-葡聚糖的产量紧密相关；同时，色素的形成将增加后续纯化环状β-1,2-葡聚糖工艺流程中去除色素的成本。所以如何提高抑制发酵液中色素的形成和发酵液中的生物量成为进一步提高环β-1,2-葡聚糖产量和降低生产成本的关键。

发明内容

为解决现有技术存在的上述缺陷，实现环状β-1,2-葡聚糖发酵过程中色素形成的抑制，并同时达到大大提高细胞浓度目的，本发明提供一种环状β-1,2-葡聚糖的生产方法，所述方法以放射型根瘤菌(Rhizobium radiobacter)为发酵菌株，通过控制pH并结合谷氨酸流加的方式进行发酵；所述控制pH是控制发酵pH≤7.2。

在本发明的一种实施方式中，所述放射型根瘤菌为放射型根瘤菌(Rhizobiumradiobacter)NBRC13259。

在本发明的一种实施方式中，所述谷氨酸流加是从发酵初始(即接种后)时刻开始计，0h开始，每4～6h补充一次谷氨酸，使谷氨酸浓度较0h时的浓度相比增加0.8～1.2g/L，补加四次后停止补加谷氨酸。

在本发明的一种实施方式中，谷氨酸的初始浓度为5±0.5g/L。

在本发明的一种实施方式中，所述pH控制是在发酵第0～40h，控制pH为6.8～7.2；第40～60h控制pH为6.3～6.5；第60～80h，pH逐渐降低到5.5～5.7；第80h后维持pH为5.5～5.7直至发酵结束。

在本发明的一种实施方式中，在第一阶段即第0～40h，pH控制为6.8～7.2，通气量为1～1.5vvm，溶氧控制在25～30％；第40～60h为第二阶段，pH控制为6.3～6.5，通气量为1～1.5vvm，溶氧控制在20～25％；第60～80h，pH逐渐降低到5.5～5.7，通气量为1～1.5vvm，溶氧控制在20～25％；第80h后维持pH为5.5～5.7直至发酵结束，通气量为1vvm，溶氧控制在20～25％。

在本发明的一种实施方式中，控制策略与发酵规模无关，在不同发酵规模下，均采用所述发酵方法。