一種2-酮基-l-古龍酸的生產方法
2023-05-08 11:18:41
專利名稱：一種2-酮基-l-古龍酸的生產方法
技術領域：
本發明涉及一種2-酮基-L-古龍酸的生產方法，屬於微生物生產領域。
背景技術：
目前國內生產古龍酸多採用二步發酵法，二步發酵法採用的是混菌發酵，常用的兩種菌一種是氧化葡萄糖酸桿菌俗稱小菌，另一種是巨大芽孢桿菌俗稱大菌，其中小菌為產酸菌，胞內分泌L-山梨酮氧化酶可以將山梨糖氧化成2-酮基-L-古龍酸，但是單獨培養生長緩慢，產酸能力低；大菌不能產酸，但是它可以作為小菌的伴生菌，可以促進小菌的生長和產酸。 由研究證實，大菌胞體液和胞外液菌均可以促進小菌生長，縮短小菌生長的延遲期。二步發酵的混菌培養過程中，兩種菌生長的相互作用是關鍵點，要想得到高濃度產酸，其發酵液必須投入高濃度的山梨糖，而較高濃度的山梨糖對微生物生長有抑制，國內生產古龍酸的廠家一般採用發酵液初始山梨糖濃度較低，通過批次補糖或流加補糖的方法，以減少高濃度山梨糖對微生物生長的抑制。這種方法使得初始裝液量較低，發酵後期隨著補糖使發酵液體積增大，菌體濃度下降，發酵液中營養成分(主要是氮源)不足，微生物生長受阻，導致中後期產酸低，不能充分發揮該二步發酵的高產酸能力，使產酸濃度相對低。
發明內容
本發明的目的是提供一種2-酮基-L-古龍酸的生產方法，其採用中後期流加營養液的方法，使得中後期菌體保持較快的生長和產酸。 為了實現本發明目的，本發明的一種2-酮基-L-古龍酸的生產方法，其採用在發酵過程中20 26小時開始流加氮源營養液，以補充發酵過程中微生物生長對養分的需求，40 45小時流加結束，氮源營養液流加過程中控制溶解氧在30 50%。
所述氮源營養液中各成分的含量為玉米漿100 110g/L，磷酸二氫鉀5 7g/L，硫酸鎂1 2g/L，尿素10 15g/L。 發酵過程中發酵培養基中各成分的含量為玉米漿1 2%，磷酸二氫鉀0. 1 0. 2%，硫酸鎂0. 1 0. 2%，尿素0. 5 1%，山梨糖2 2. 5%。 發酵過程中的初始山梨糖濃度為20 25mg/ml，流加過程中當發酵液殘糖濃度(山梨糖濃度)低於20mg/ml時，開始流加山梨糖，流加過程中發酵液中山梨糖濃度控制在15 20mg/ml 。 流加山梨糖糖液的濃度為200 250mg/L。初始pH為6. 4 6. 7，發酵過程中控制在6. 7 7. 0。 起始溫度為29。C ， 20 30小時溫度升至30°C ， 30 36小時溫度升至31°C ， 36小時以後溫度升至32°C。 本發明生產2-酮基-L-古龍酸的過程中，發酵周期為46 50小時。 本發明採用中後期流加營養液的方法，解決中後期菌體生長緩慢產酸慢的缺點，並結合溫度、pH、溶氧、低初糖和流加補糖等因素的控制，優化混菌發酵中大小菌的生長相
互關係。 本發明2-酮基-L-古龍酸的生產方法中發酵終點產酸濃度提高10 15%，達到105 115mg/ml，糖酸轉化率提高2 5%，達到92 95%。
具體實施例方式
以下實施例用於說明本發明，但不用來限制本發明的範圍。
實施例1 菌種氧化葡萄糖酸桿菌(小菌)和巨大芽孢桿菌(大菌)。 茄子瓶斜面培養基酵母膏O. 1%，蛋白腖0.2%，玉米漿1.5%，碳酸鈣0. 15% ，硫酸鎂O. 1%，尿素0. 1%，葡萄糖0. 1%，山梨糖2.0%，瓊脂2.0%。 茄子瓶斜面裝量80ml，用接種環取3環小菌和半環大菌均勻塗到茄子瓶斜面，29"C培養80小時。 搖瓶種子培養基酵母膏O. 1%，玉米漿1.5%，碳酸鈣0. 15%，硫酸鎂0. 1%，尿素0. 1%，葡萄糖0. 1%，山梨糖2.0%。 規格為1000ml種子搖瓶裝量為100ml，茄子瓶斜面種子接種，每個茄子瓶斜面種子接8-10瓶。200r/min， 30。C震蕩培養20 22小時。 30L發酵罐中初始裝液量為9L，發酵液初始山梨糖濃度為25mg/ml，接種量為初始體積的30%。 發酵培養基中各成分的含量為玉米漿1. 5%，磷酸二氫鉀0. 2%，硫酸鎂0. 1%，尿素0. 5%，山梨糖2.5%。 殘山梨糖糖降至20mg/ml時，開始流加濃度為200mg/L山梨糖糖液，流加過程控制糖含量為19士lmg/ml ;20小時開始流加營養液，營養液中各成分的含量為玉米漿100g/L，磷酸二氫鉀5g/L，硫酸鎂lg/L，尿素10g/L。 40小時停止流加，總流加量為0. 5L，流加過程中控制溶解氧為35±5%。 發酵液的初始pH為6. 5±0. 1，發酵過程中控制在6.8±0. 1。 發酵液起始溫度為29。C ， 20-30小時溫度升至30°C ， 30 36小時溫度升至31°C ，
36小時以後溫度升至32°C。 本實施例整個發酵周期為46小時，發酵終體積為24L，古龍酸含量為110. 4mg/ml，摩爾轉化率為92. 8% 。
實施例2 140m3發酵罐中初始裝液量為30m3，初始山梨糖濃度為25mg/ml，接種量為初始體積的30%。 發酵培養基中各成分的含量為玉米漿1. 5%，磷酸二氫鉀0. 2%，硫酸鎂0. 1%，尿素0. 5%，山梨糖2.5%。 殘山梨糖糖降至20mg/ml時，開始流加濃度為220mg/L山梨糖糖液，流加過程控制糖含量為19士lmg/ml ;20小時開始流加營養液，營養液中各成分的含量為玉米漿110g/L，磷酸二氫鉀6g/L，硫酸鎂1. 5g/L，尿素15g/L，40小時停止流加，總流加量為2. 5m 流加過程中控制溶解氧為40±5%。
初始pH為6. 5±0. 1，發酵過程中控制在6. 8±0. 1。 起始溫度為29°C ， 20-30小時溫度升至30°C ， 30 36小時溫度升至31°C ， 36小時 以後溫度升至32t:，發酵周期為44小時，發酵終體積為110m3，古龍酸含量為112. 8mg/ml， 摩爾轉化率為92. 26%。
實施例3 140m3發酵罐中初始裝液量為35m3，初始山梨糖濃度為20mg/ml，接種量為初始體 積的30%。 發酵培養基中各成分的含量為玉米漿2 % ，磷酸二氫鉀0. 2 % ，硫酸鎂0. 2 % ，尿 素1%，山梨糖2%。 殘山梨糖糖降至15mg/ml時，開始流加濃度為240mg/L山梨糖糖液，流加過程控 制山梨糖含量為16±lmg/ml ;24小時開始流加營養液，營養液中各成分的含量為玉米漿 100g/L，磷酸二氫鉀5g/L，硫酸鎂2g/L，尿素10g/L，45小時停止流加，總流加量為2m 流加 過程中控制溶解氧為35±5%。 初始pH為6. 6±0. 1，發酵過程中控制在6. 8±0. 1。 起始溫度為29。C ， 20-30小時溫度升至30°C ， 30 36小時溫度升至31°C ， 36小時 以後溫度升至32t:，發酵周期為50小時，發酵終體積為116m3，古龍酸含量為113. 6mg/ml， 摩爾轉化率為93. 79%。
實施例4 140m3發酵罐中初始裝液量為35m 初始山梨糖濃度為25mg/ml，接種量為初始體 積的30%。 發酵培養基中各成分的含量為玉米槳2%，磷酸二氫鉀0. 15%，硫酸鎂0. 15%， 尿素0. 7%，山梨糖2.5%。 發酵液中山梨糖濃度降至20mg/ml時，開始流加濃度為250mg/L山梨糖糖液，流加 過程控制糖含量為17±lmg/ml ;24小時開始流加營養液，營養液中各成分的含量為玉米 漿110g/L，磷酸二氫鉀7g/L，硫酸鎂2g/L，尿素15g/L，44小時停止流加，總流加量為2m3， 流加過程中控制溶解氧為40±5%。 初始pH為6. 6±0. 1，發酵過程中控制在6. 8±0. 1。起始溫度為29。C ， 20-30小時溫度升至30°C ， 30 36小時溫度升至31°C ， 36小時 以後溫度升至32t:，發酵周期為50小時，發酵終體積為118m 古龍酸含量為115. 2mg/ml， 摩爾轉化率為94. 08%。
對比例1現有生產工藝 701113發酵罐中初始裝液量為35m3，初始山梨糖濃度為60mg/ml，接種量為20%。發 酵液中山梨糖濃度降至20mg/ml以下時，開始間歇流加濃度為250mg/L山梨糖糖液，每四個 小時流加一次，每次流加4 6m3，每四個小時取樣一次測發酵液中殘山梨糖濃度，直至最大 裝液量時停止加山梨糖。 發酵培養基中各成分的含量為玉米漿1%，磷酸二氫鉀0.2%，硫酸鎂0. 15%，尿 素0.6%，山梨糖6%，碳酸鈣0. 2%。 初始pH調至6. 7，發酵過程中pH控制在6. 7±0. 1。 發酵過程中溫度控制在29士0.5t:，發酵周期為50小時，發酵終體積為65m3。古龍酸含量為90mg/ml，摩爾轉化率為90%。 由此可見，本發明的古龍酸的生產方法相對於現有工藝來說，發酵終點產酸濃度 提高10 15%，達到105 110mg/ml，糖酸轉化率提高2 5%，達到92 95%。
雖然，上文中已經用一般性說明及具體實施方案對本發明作了詳盡的描述，但在 本發明基礎上，可以對之作一些修改或改進，這對本領域技術人員而言是顯而易見的。因 此，在不偏離本發明精神的基礎上所做的這些修改或改進，均屬於本發明要求保護的範圍。
權利要求
一種2-酮基-L-古龍酸的生產方法，其特徵在於，其採用在發酵過程中20～26小時開始流加氮源營養液，40～45小時流加結束，氮源營養液流加過程中控制溶解氧在30～50％。
2. 根據權利要求1所述的生產方法，其特徵在於，所述氮源營養液中各成分的含量為玉米漿100 110g/L，磷酸二氫鉀5 7g/L，硫酸鎂1 2g/L，，尿素10 15g/L。
3. 根據權利要求1或2所述的生產方法，其特徵在於，發酵液初始山梨糖濃度為20 25mg/ml。
4 根據權利要求3所述的生產方法，其特徵在於，流加氮源營養液過程中，當發酵液殘糖濃度低於20mg/ml時，開始流加山梨糖，流加過程中發酵液中山梨糖濃度控制在15 20mg/ml。
5. 根據權利要求4所述的生產方法，其特徵在於，流加山梨糖糖液的濃度為200 250mg/L。
6. 根據權利要求1 5任意一項所述的生產方法，其特徵在於，發酵初始pH為6. 4 6. 7，發酵過程中pH控制在6. 7 7. 0。
7. 根據權利要求1 6任意一項所述的生產方法，其特徵在於，發酵時起始溫度為29。C ， 20 30小時溫度升至30°C ， 30 36小時溫度升至31°C ， 36小時以後溫度升至32°C 。
8. 根據權利要求1 7任意一項所述的生產方法，其特徵在於，發酵時間為46 50小時。
全文摘要
本發明提供了一種2-酮基-L-古龍酸的生產方法，其採用在發酵過程中20～26小時開始流加氮源營養液，以補充發酵過程中微生物生長對養分的需求，40～45小時流加結束，營養液流加過程中控制溶解氧在30～50％。本發明採用中後期流加營養液的方法，解決中後期菌體生長緩慢產酸慢的缺點，並結合溫度、pH、溶氧、低初糖和流加補糖等因素的控制，優化混菌發酵中大小菌的生長相互關係。本發明古龍酸含量達105～115mg/ml，糖酸轉化率為92～95％。
文檔編號C12R1/01GK101736071SQ20091026005
公開日2010年6月16日 申請日期2009年12月24日 優先權日2009年12月24日
發明者尚海濤, 李榮傑, 王芳, 穆曉玲, 符秀迪, 薛培儉 申請人:安徽豐原發酵技術工程研究有限公司