高密度發酵生產聚蘋果酸的方法
2023-05-19 15:04:01
高密度發酵生產聚蘋果酸的方法
【專利摘要】本發明公開了一種高密度發酵生產聚蘋果酸的方法，屬於微生物發酵領域。所述高密度發酵生產聚蘋果酸的方法是通過兩階段調控pH和溶氧，第一階段使菌體大量生長，；第二階段改變pH和溶氧，使聚蘋果酸大量積累。本發明提供了一種生產聚蘋果酸的方法，操作簡單，效果明顯，既縮短了發酵周期，又大大提高了聚蘋果酸的生產效率；高密度發酵採用兩階段工藝,一方面可以減少菌體培養階段的設備規模,節省大型發酵罐在發酵過程中的功率消耗和能量消耗,另一方面可以提高細胞培養和聚蘋合成的生產強度,使生產過程達到節能降耗的目的。
【專利說明】高密度發酵生產聚蘋果酸的方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於微生物發酵領域，具體涉及一種高密度發酵生產聚蘋果酸的方法，特別涉及一種兩階段調控PH和溶氧來生產聚蘋果酸的方法。
【背景技術】
[0002]現在，大部分合成高分子是石油化學產品，對環境產生了深遠的影響。而隨著人們環境保護知識的積累，引起了傳統的不可降解高分子生產的改變。目前，人們關注的重點是環境友好型的生物可降解高分子，這些高分子聚合物的生產有利於節約能源和資源，從而減緩溫室效應，發展生態協調的工藝過程和產品。
[0003]聚蘋果酸(聚羥基丁二酸酯，Poly malic acid或Poly malate,簡稱為PMLA)是以蘋果酸為唯一單體合成的均聚高分子聚合物。蘋果酸是一種含有羥基的二羧酸，它是一種很好的食品添加劑，其水溶解性很強，在體內主要參與三羧酸(TCA)循環。聚合時通過其羥基和羧基酯化連接而成為高分子化合物。蘋果酸含有兩個羧基和一個羥基，其相互酯化的產物主要有三種，即α型、β型、Y型PMLA，唯一存在於人體內的只有β型PMLA (結
構如下圖)。
[0004]
【權利要求】
1.一種高密度發酵生產聚蘋果酸的方法，通過兩階段調控pH和溶氧，第一階段使菌體大量生長；第二階段改變PH和溶氧，使聚蘋果酸大量合成積累，具體包括如下步驟: (1)將出菌株活化培養後，製得種子液； (2)將所得種子液以10%(v/v)的量接於5L發酵罐中進行發酵培養，根據菌體OD6c?值對PH和溶氧進行調控: 第一階段發酵:當菌體OD6tltl < 0.7 (種子乾重小於15g/L)時，將溶氧降至55-65%，與攪拌串聯，使溶氧維持至50-60%之間，同時用鹽酸和氫氧化鈉調控pH至6.0-7.0 ； 第二階段發酵:當菌體OD6tltl ^ 0.7(種子乾重大於或等於15g/L)時，將溶氧降至30-35%之間，溫度25°C，同時用鹽酸和氫氧化鈉調控pH至4.8-5.2之間，發酵96-120小時； 所述鹽酸濃度為3mol/L，氫氧化鈉濃度為3mol/L ； (3)每隔8小時取樣記錄測定各項指標:pH、溶氧、菌體乾重、發酵液殘糖、聚蘋果酸產量。
2.如權利要求1所述的高密度發酵生產聚蘋果酸的方法，其特徵在於，所述種子培養基組成為:鹿糖140g/L、酵母膏3g/L、硫酸銨lg/L、丁二酸2g/L、玉米眾lg/L、K2C030.4g/L、MgSO4.7Η200.lg/L、KH2PO4lg/L、ZnSO4.7H200.05g/L，其餘為水，ρΗ7.0。
3.如權利要求1所述的高密度發酵生產聚蘋果酸的方法，其特徵在於，將所得種子液以10%(ν/ν)的量接於5L發酵罐中進行發酵培養，根據菌體0D_值對pH和溶氧進行調控: 第一階段發酵:當菌體OD6tltl為0.63時，將溶氧降至62%，與攪拌串聯，使溶氧維持在58%，同時用鹽酸和氫氧化鈉調控pH至6.0 ; 第二階段發酵:當菌體0D_為0.72時，將溶氧降至35%，溫度25°C，同時用鹽酸和氫氧化鈉調控pH至4.9，發酵112小時； 所述鹽酸濃度為3mol/L，氫氧化鈉濃度為3mol/L。
4.如權利要求1所述的高密度發酵生產聚蘋果酸的方法，其特徵在於，將所得種子液以10%(v/v)的量接於5L發酵罐中進行發酵培養，根據菌體0D_值對pH和溶氧進行調控: 第一階段發酵:當菌體OD6tltl為0.69時，將溶氧降至65%，與攪拌串聯，使溶氧維持在60%，同時用鹽酸和氫氧化鈉調控pH至6.5 ; 第二階段發酵:當菌體0D_為0.71時，將溶氧降至35%，溫度25°C，同時用鹽酸和氫氧化鈉調控pH至5.2，發酵120小時； 所述鹽酸濃度為3mol/L，氫氧化鈉濃度為3mol/L。
5.如權利要求1所述的高密度發酵生產聚蘋果酸的方法，其特徵在於，將所得種子液以10%(v/v)的量接於5L發酵罐中進行發酵培養，根據菌體0D_值對pH和溶氧進行調控: 第一階段發酵:當菌體OD6tltl為0.65時，將溶氧降至60%，與攪拌串聯，使溶氧維持在55%，同時用鹽酸和氫氧化鈉調控pH至6.8 ; 第二階段發酵:當菌體0D_為0.75時，將溶氧降至32%，溫度25°C，同時用鹽酸和氫氧化鈉調控pH至5.0，發酵104小時； 所述鹽酸濃度為3mol/L，氫氧化鈉濃度為3mol/L。
【文檔編號】C12R1/645GK103740774SQ201310749381
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2013年12月25日 優先權日:2013年12月25日
【發明者】喬長晟, 宋玉民, 範栩嘉, 郝華旋 申請人:天津北洋百川生物技術有限公司