[发明专利]一种利用氧分压提高酶制剂发酵转化率的方法

说明书

本发明公开了一种利用氧分压提高酶制剂发酵转化率的方法，包括对产酶菌株的菌种培养、好氧发酵培养和酶制剂的提取纯化步骤，在好氧发酵培养步骤的发酵罐培养过程中通入富氧无菌空气，或者在菌种培养步骤的种子罐培养过程和好氧发酵培养步骤的发酵罐培养过程中，通入富氧无菌空气。本发明在保障菌株需氧的同时，还可以提高发酵酶活力10%以上，在更小的通风比的条件下还可以缩短发酵周期20%左右，同时增加反应罐的装料系数，提高酶制剂产量50%左右，且在同等条件下吨产品耗电量可以比不采用富氧无菌空气节省40%左右，极大地提高了能源利用率。

技术领域

本发明属于生物化学领域，具体涉及一种提高酶制剂发酵转化率的方法。

背景技术

酶制剂工业是生物工程的重要组成部分，其应用领域遍及轻工、食品、化工、医药卫生、农业以及能源、环境保护等，在国民经济发展中起到重要作用，产生了巨大的社会和经济效益。

由于菌株好氧发酵过程中需氧量大，因此酶制剂大规模生产过程需要大量的通风以给微生物供氧，从而提高发酵液中的溶氧水平。现有技术中通常采用提高搅拌速度或提高通风比的方法来增加溶氧水平，也有采用调整不同发酵阶段的通风量来满足菌种不同阶段的耗氧。但上述方法仍无法充分满足酶制剂的大规模生产需求。

发明内容

本发明的目的是在现有技术基础上，通过将压缩空气的含氧量提高后应用于酶制剂的生产，由于氧分压的提高，溶氧速率得以提高，即使在更小通风比的条件下，也能保障生产菌的需氧量，可使发酵酶活力提高10％以上，发酵周期缩短，同时装料系数增加。

本发明的目的可以通过以下措施达到：

一种利用氧分压提高酶制剂发酵转化率的方法，包括对产酶菌株的菌种培养、好氧发酵培养和酶制剂的提取纯化步骤，在好氧发酵培养步骤的发酵罐培养过程中通入富氧无菌空气，或者在菌种培养步骤的种子罐培养过程和好氧发酵培养步骤的发酵罐培养过程中，通入富氧无菌空气。

其中富氧无菌空气的含氧量比压缩无菌空气高10％～30％，优选高15％～25％。正常压缩无菌空气中氧气含量在21％左右，故本发明的富氧无菌空气的含氧量在23.1～27.3％左右，优选24.15～26.25％左右。

酶制剂的大规模生产工艺一般包括将原料(如碳源等)配料制成种子培养基和发酵培养基，选择合适的产酶菌株，进行斜面菌种培养、摇瓶培养、种子罐培养和发酵罐培养，在种子罐培养和发酵罐培养的过程中进行通风。通入的风来自于经过空压机压缩并最终通过空气净化处理的高空采风。本发明在空压机压缩高空采风时，通过氧气发生器将氧气混入高空采风中，最后经过空气净化系统最终制成富氧无菌空气。发酵罐培养所得的发酵液经过絮凝罐絮凝，再经过板框压滤机压滤，最后经过超滤浓缩可以得到含酶浓缩液，该含酶浓缩液经过调配、过滤除菌后即可得到酶制剂成品；或者将含酶浓缩液直接喷雾干燥，再经过调配即可制得酶制剂成品。现有技术中针对不同的酶制剂均有不同的详细的制备方法，本发明与现有技术的区别即主要体现在富氧无菌空气方面。

本发明适用于各种可以通过好氧发酵制备的酶制剂，例如中性蛋白酶、α-淀粉酶、糖化酶或酸性纤维素酶等，可以采用的菌株例如枯草芽孢杆菌、米曲霉瓦尔、黑曲霉或里氏木霉等。

一般认为通过调节溶氧水平可以影响好氧发酵，发酵时若供氧不足，细胞处于缺氧状态，生长受到抑制；若供氧过饱和，菌体呼吸加快，菌体细胞代谢始终处于旺盛状态，亦不利于菌体生长，且容易造成菌体衰老。但现有溶氧的调节集中在调整搅拌速度、通风比和不同发酵阶段的通风量方面，本发明通过单纯增加压缩空气氧气分压即可在不调整其他条件的情况下达到保障生产菌的需氧量的目的。在保障需氧的同时，本发明还可以提高发酵酶活力10％以上，在更小的通风比的条件下还可以缩短发酵周期20％左右，同时增加反应罐的装料系数，提高酶制剂产量50％左右，且在同等条件下吨产品耗电量可以比不采用富氧无菌空气节省40％左右，极大地提高了能源利用率。

附图说明