[发明专利]利用超声波减少小白链霉菌发酵过程菌丝体爬壁的方法

说明书

本发明公开了利用超声波减少小白链霉菌发酵过程菌丝体爬壁的方法，涉及发酵工程技术领域。采用低强度超声处理培养至对数中期的小白链霉菌，发酵过程中菌丝体结块絮凝现象显著减缓，爬壁菌丝体量由18～29％减少至5.8～11％。利用本发明公开的超声波辅助发酵生产ε‑聚赖氨酸的工艺，可提高细胞新陈代功能，能够有效改善ε‑聚赖氨酸发酵过程中菌丝体爬壁问题。因此该工艺有着巨大的经济效益和社会效益，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及发酵工程技术领域，具体涉及利用超声波减少小白链霉菌发酵过程菌丝体爬壁的方法。

背景技术

ε-聚赖氨酸(ε-PL)是一种天然的抗菌聚阳离子肽，由25至35个L-赖氨酸(Lys)残基组成，在ε-氨基和α-羧基之间具有连接键。天然产物ε-PL是食品级抗菌剂，对腐败生物和食品病原体非常有效。ε-聚赖氨酸和ε-聚赖氨酸盐酸盐(ε-聚赖氨酸的衍生物)，由于其水溶性，可生物降解，可食用且无毒，在过去的几十年中在日本，美国，韩国和中国被广泛用于工业应用中。小白链霉菌(Streptomyces albulus)可用于发酵生产ε-聚赖氨酸。但随着发酵的进行，小白链霉菌的菌丝结团很严重，在发酵过程的稳定期，大量的菌丝吸附于发酵罐罐壁且菌丝悬于发酵液上方，形成菌丝体“爬壁”现象，难以与发酵液相接触，并造成发酵液体积逐渐减少，严重制约着ε-聚赖氨酸的发酵生产效率。

超声技术作为一种新型的非热物理处理技术，已广泛用于食品工业，尤其是用于微生物发酵工程。低强度超声波依靠机械振动和稳态空化效应使传质边界层减薄，并且使溶质粒子运动加速，这对于反应物进入酶或细胞活性部位及产物进入液体介质扩散作用有利，可提高生物反应速度。在超声波作用下，声空化效应中空化气泡的生成和破裂会给周围的液体介质带来机械效应和空化效应。在超声波强化发酵过程中，超声波的冲击破坏了细胞团簇，增加了团块的孔隙率，同时增强了细菌细胞间的传质，加速了细胞对底物的吸收。因此，超声波的机械振动和空化效应等作用有望打破发酵进程中菌丝结团的问题，有效克服发酵罐中菌丝体爬壁现象。

但目前为止，尚未有关于用超声波减少小白链霉菌发酵生产ε-聚赖氨酸过程中菌丝体爬壁现象的报道。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种利用超声波减少小白链霉菌发酵过程菌丝体爬壁的方法，以避免发酵后期大量的菌丝吸附于发酵罐罐壁或悬于发酵液上方，难以与发酵液相接触，以致降低ε-聚赖氨酸产量。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

以小白链霉菌作为生产菌株，将其接种于种子培养基进行菌种活化并培养至对数期，将活化后的菌液接种于发酵罐中进行扩大培养。将发酵液在一定条件下进行适度的低强度超声波处理，再将处理后的发酵液在适宜条件下继续培养，利用小白链霉菌批次发酵生产ε-聚赖氨酸。

上述利用超声波减少小白链霉菌发酵过程菌丝体爬壁的方法，按照下述步骤进行：

(1)小白链霉菌菌丝体培养条件

菌种保存方法：将小白链霉菌(Streptomyces albulus，CICC 11022)接种于贝特纳固体培养基(BTN培养基)上，30℃恒温静置培养7d，置于4℃冰箱中备用；

种子液培养方法：用接种环挑取固体培养基上活化后的S.albulus，接入种子液培养基(M3G种子培养基)中，于30℃、180r/min条件下恒温培养24h；