【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于發酵工程，涉及一種提高l-脯氨酸發酵產量和轉化率的方法。
技術介紹
0、技術背景
1、l-脯氨酸，是一種天然存在的人體非必需氨基酸，是構成蛋白質的20種氨基酸之一，可應用于醫藥、食品、農業和化工等方面，尤其在醫藥領域應用廣泛。
2、l-脯氨酸的生產方法主要有化學法和發酵法，由于化學法污染嚴重、生產成本高，已逐漸被發酵法取代。發酵法生產l-脯氨酸最常用的菌株為谷氨酸棒狀桿菌，但是目前報道的發酵水平都較低，生產成本高，如專利cn108841886b，使用do-stat法通過調節發酵過程中葡萄糖的流加速率，控制溶氧水平在某特定值，進行低殘糖發酵，l-脯氨酸產量達到84.3g/l，產率2.11g/l/h；專利cn117625706a，在發酵過程中按照10:1的比例，同時流加500g/l的葡萄糖溶液和500g/l的檸檬酸銨溶液，控制殘糖30g/l左右，脯氨酸產量達到90.3g/l，產率1.88g/l/h。以上l-脯氨酸產量和產率都較低，生產成本高，不利于工業化生產。專利cn116497075a，在發酵培養基中添加15g/l硫酸銨和25g/l谷氨酸，并維持發酵過程中殘糖40-50g/l、溶氧5-20％，l-脯氨酸產量達到92.3g/l，產率2.31g/l/h，轉化率41.0％，雜酸谷氨酸2.1g/l，其轉化率為目前國內報道的最高水平，但是l-脯氨酸產量較低，且發酵培養基中添加了谷氨酸，發酵終點雜酸谷氨酸含量較高，使得其生產成本較高。
3、因此，亟需開發一種l-脯氨酸產量和轉化率都較高的發酵控
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于提供一種提高l-脯氨酸發酵產量和轉化率的方法。此方法為：發酵過程控制合適的殘糖濃度，并采用升溫發酵的方式，同時流加含有機氮源的補料培養基，最終l-脯氨酸發酵產量和轉化率明顯提高，雜酸含量顯著下降，發酵成本降低，適合于大規模工業生產。
2、本專利技術提供一種提高l-脯氨酸發酵產量和轉化率的方法，其采用發酵罐發酵的方式(將產l-脯氨酸的谷氨酸棒桿菌或大腸桿菌的種子活化后接種于發酵罐中)，于30-32℃、ph?7.0條件下培養，轉速300-800rpm、風量0.5-1.5vvm和罐壓0.02-0.08mpa，控制do在30-40％；且當殘糖濃度降低至10g/l時，流加70％濃度的葡萄糖，控制殘糖濃度在5-10g/l，至發酵結束。
3、具體例子中，所述產l-脯氨酸的谷氨酸棒桿菌是cn114107141b中的pro-1至pro-20菌株中的任一種。
4、進一步優選地，在流加葡萄糖時，升高發酵溫度至33-37℃，例如35℃。
5、具體地，所述發酵罐培養基為：葡萄糖50g/l、玉米漿干粉3g/l、大豆蛋白胨3g/l、酵母粉3g/l、硫酸銨15g/l、kh2po46g/l、mgso40.5g/l、feso40.05g/l、mnso40.03g/l、生物素45μg/l、維生素b245μg/l。
6、優選地，在流加葡萄糖時，同時流加含有機氮源的補料培養基。
7、更優選地，在流加葡萄糖時，同時以1ml/h流加含有機氮源的補料培養基。
8、具體地，所述補料培養基為：mgso4?2g/l、feso40.5g/l、玉米漿干粉15g/l、大豆蛋白胨15g/l、酵母粉15g/l。
9、在具體實施方式中，發酵罐發酵前的接種是通過種子罐培養提供；
10、優選地，所述種子罐培養是在30-32℃、ph7.00、do30-40％條件下培養12h后接種于發酵罐。
11、具體地，所述種子罐培養采用培養基為：葡萄糖60g/l、酵母膏15g/l、玉米漿干粉3g/l、硫酸銨5g/l、k2hpo4?3g/l、mgso4?1g/l、生物素10ug/l、維生素b1?1mg/l、維生素b20.1mg/l。
12、在具體實施方式中，種子罐培養前通過搖瓶培養提供；
13、優選地，搖瓶在30-32℃、200-220rpm條件下培養12h后接種于種子罐；
14、更具體地，所述平板培養采用的培養基為：葡萄糖5g/l、酵母粉5g/l、大豆蛋白胨9g/l、尿素3g/l、丁二酸0.5g/l、k2hpo4?1g/l、mgso4?0.1g/l、生物素10ug/l、維生素b1100ug/l、mops20g/l。
15、本專利技術的優點：
16、(1)發酵過程控制合適的殘糖濃度，既能防止葡萄糖濃度過低(0-0.1g/l及以下)影響菌體正常生長代謝，又能避免葡萄糖濃度過高(40-50g/l及以上)造成代謝溢流副產物增多，有利于提高l-脯氨酸產量或轉化率。
17、(2)發酵過程適當的升高溫度，可以有效控制菌株生長，使葡萄糖更多的用于產物合成，有利于提高l-脯氨酸產量和轉化率。
18、(3)發酵過程流加含有機氮源的補料培養基，能夠避免初始發酵培養基中有機氮源過多導致的菌體前期生長代謝旺盛而后期活力下降，可以使整個過程中菌體維持正常的生長代謝，有利于提高l-脯氨酸產量和轉化率。
19、(4)采用發酵過程控制合適的殘糖濃度、升溫發酵和流加有機氮源相結合的控制工藝，可實現l-脯氨酸產量150g/l以上，產率4g/l/h以上，轉化率43％以上，且雜酸谷氨酸含量低，為目前報道的最好水平，此工藝的發酵成本明顯降低，適合于工業化生產。
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1.一種提高L-脯氨酸發酵產量和轉化率的方法，其特征在于，將產L-脯氨酸的谷氨酸棒桿菌或大腸桿菌的種子活化后接種于發酵罐中，于30-32℃、pH?7.0條件下培養，轉速300-800rpm、風量0.5-1.5vvm和罐壓0.02-0.08Mpa，控制DO在30-40%；
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，在流加葡萄糖時，升高發酵溫度至33-37℃，例如35℃。
3.如權利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述發酵罐培養基為：葡萄糖50g/L、玉米漿干粉3g/L、大豆蛋白胨3g/L、酵母粉3g/L、硫酸銨?15g/L、KH2PO46g/L、MgSO40.5g/L、FeSO40.05g/L、MnSO40.03g/L、生物素45μg/L、維生素B245μg/L。
4.如權利要求1至3任一項所述的方法，其特征在于，在流加葡萄糖時，同時流加含有機氮源的補料培養基。
5.如權利要求4所述的方法，其特征在于，在流加葡萄糖時，同時以1ml/h流加含有機氮源的補料培養基。
6.如權利要求5所述的方法，其特征在于，所述補料培養基為：M
7.如權利要求1所述的方法，其特征在于，發酵罐發酵前的接種是通過種子罐培養提供；
8.如權利要求7所述的方法，其特征在于，所述種子罐培養采用培養基為：葡萄糖?60g/L、酵母膏?15g/L、玉米漿干粉?3g/L、硫酸銨?5g/L、K2HPO4?3g/L、MgSO4?1g/L、生物素?10ug/L、維生素B1?1mg/L、維生素B2?0.1mg/L。
9.如權利要求8所述的方法，其特征在于，種子罐培養前通過搖瓶培養提供；
10.如權利要求9所述的方法，其特征在于，所述平板培養采用的培養基為：葡萄糖5g/L、酵母粉5g/L、大豆蛋白胨9g/L、尿素3g/L、丁二酸0.5g/L、K2HPO4?1g/L、MgSO4?0.1g/L、生物素?10ug/L、維生素B1?100ug/L、MOPS?20g/L。
...【技術特征摘要】
1.一種提高l-脯氨酸發酵產量和轉化率的方法，其特征在于，將產l-脯氨酸的谷氨酸棒桿菌或大腸桿菌的種子活化后接種于發酵罐中，于30-32℃、ph?7.0條件下培養，轉速300-800rpm、風量0.5-1.5vvm和罐壓0.02-0.08mpa，控制do在30-40%；
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，在流加葡萄糖時，升高發酵溫度至33-37℃，例如35℃。
3.如權利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述發酵罐培養基為：葡萄糖50g/l、玉米漿干粉3g/l、大豆蛋白胨3g/l、酵母粉3g/l、硫酸銨?15g/l、kh2po46g/l、mgso40.5g/l、feso40.05g/l、mnso40.03g/l、生物素45μg/l、維生素b245μg/l。
4.如權利要求1至3任一項所述的方法，其特征在于，在流加葡萄糖時，同時流加含有機氮源的補料培養基。
5.如權利要求4所述的方法，其特征在于，在流加葡萄糖時，同時以1ml/h流加含有機氮源的補料培養基。
【專利技術屬性】
技術研發人員：鄭平，郭軒，車斌，孫際賓，石拓，劉嬌，周文娟，
申請(專利權)人：中國科學院天津工業生物技術研究所，
類型：發明
國別省市：
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