[发明专利]一种发酵生产L-鸟氨酸的方法

说明书

本发明公开了一种发酵生产L‑鸟氨酸的方法，包括以下步骤：(1)将L‑鸟氨酸生产菌的种子液接种至发酵培养基中进行发酵培养，发酵培养的温度为28‑32℃，pH为6.8‑7.2，溶氧为20‑40％，搅拌转速150‑250rpm；发酵培养至发酵液稀释100倍后的OD₆₀₀值为0.50‑0.60时，降温至22℃，向体系中加入IPTG进行诱导培养，22℃保持1h，然后升温至28‑32℃继续进行诱导培养，诱导培养整个过程为45‑50h；培养过程中监测体系的残糖含量，当体系的残糖含量≤2.0g/L时开始添加补料，通过流加补料使体系中的葡萄糖浓度保持在0.5‑2g/L；(2)将诱导培养后的培养物进行破菌处理，分离收集上清，即生产得到含有L‑鸟氨酸的培养液。采用本发明的方法可以实现L‑鸟氨酸的工业化生产，并显著提高了L‑鸟氨酸的产量。

技术领域

本发明涉及生物工程技术领域，具体涉及一种发酵生产L-鸟氨酸的方法。

背景技术

L-鸟氨酸(L-ornithine)在生物体内的细胞中普遍存在，其生物活性在新陈代谢的过程中具有很大的作用。L-鸟氨酸作为产生尿素的中间产物，参与了瓜氨酸、精氨酸等氨基酸的新陈代谢，尤其是在鸟氨酸循环中起到重要作用，能够在很大程度上促进体内氨的排出以起到解毒作用，所以对于人体的肝脏细胞来说，L-鸟氨酸是非常重要的。在医学上，L-鸟氨酸也具有广泛的应用，在氨基酸保健品家族中具有重要的地位和广阔的市场前景，直接参与了抗菌性药物的生物或化学合成。

L-鸟氨酸的制备方法主要有：化学合成法、水解精氨酸法和微生物发酵法。其中：化学合成法制备L-鸟氨酸多采用工业原料为起始反应物，此方法在L-鸟氨酸制备的早期研究中应用较多，但化学法合成L-鸟氨酸的收率低，外消旋严重，分离困难。水解精氨酸法是以精氨酸为原料，在催化剂的作用下经过水解作用生成L-鸟氨酸和尿素，根据催化剂的不同，可分为碱水解精氨酸法和酶水解精氨酸法，水解精氨酸法制备L-鸟氨酸副产物较少，容易分离，但此法以精氨酸为原料，其经济效益要受制于精氨酸和L-鸟氨酸之间的市场差价。采用微生物发酵法制备L-鸟氨酸为近年来主要采用的制备工艺之一，它大大拓宽了L-鸟氨酸来源，推动了L-鸟氨酸的研究和应用。

目前对于微生物发酵法制备L-鸟氨酸的研究主要集中在生产菌株的构建和发酵工艺的改造上。通过改进菌种和工艺，L-鸟氨酸的发酵产量有了很大的提高。但是，微生物发酵法制备L-鸟氨酸仍存在菌种控制不稳定、补料发酵和连续发酵控制不易、难以实现工业化生产等问题。

发明内容

针对上述现有技术，本发明的目的是提供一种发酵生产L-鸟氨酸的方法。采用本发明的方法可以实现L-鸟氨酸的工业化生产，并显著提高了L-鸟氨酸的产量。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种发酵生产L-鸟氨酸的方法，包括以下步骤：

(1)将L-鸟氨酸生产菌的种子液接种至发酵培养基中进行发酵培养，发酵培养的温度为28-32℃，pH为6.8-7.2，溶氧(DO)为20-40％，搅拌转速150-250rpm；发酵培养至发酵液稀释100倍后的OD₆₀₀值为0.50-0.60时，降温至22℃，向体系中加入IPTG进行诱导培养，使IPTG在体系中的终浓度为0.5mmol/L，22℃保持1h，然后升温至28-32℃继续进行诱导培养，诱导培养整个过程为45-50h；

培养过程中监测体系的残糖含量，当体系的残糖含量≤2.0g/L时开始添加补料，通过流加补料使体系中的葡萄糖浓度保持在0.5-2g/L；

(2)将诱导培养后的培养物进行破菌处理，分离收集上清，即生产得到含有L-鸟氨酸的培养液。

优选的，步骤(1)中，所述L-鸟氨酸生产菌由如下方法构建而成：

将大肠杆菌中的ptsG、poxB、pta、iclR、sucA、sucB、argI、aceA和aceB基因敲除，获得大肠杆菌工程菌；