一種提高l-異亮氨酸發酵過程糖酸轉化率和產率的方法
2023-06-02 12:12:11 2
專利名稱：一種提高l-異亮氨酸發酵過程糖酸轉化率和產率的方法
一種提高L-異亮氨酸發酵過程糖酸轉化率和產率的方法技術領域：
本發明涉及一種提高L-異亮氨酸發酵過程糖酸轉化率和產率的方 法，屬於發酵法生產胺基酸的技術領域。背景技術：
黃色短桿菌是工業發酵生產異亮氨酸的常用菌株。在異亮氨酸生產 菌生物合成的代謝途徑已經清楚的前提下，理論上通過計算可以得出L-異亮氨酸生產的 得率在0. 486gL-異亮氨酸/g葡萄糖，而目前實際得率僅有約0. 18-0. 22gL_異亮氨酸/g 葡萄糖，較理論值有較大的差距，所以仍具有很大的研究空間。但是，提高糖酸轉化率相對 於提高產率而言卻有相當大的難度。近年來，代謝工程領域的研究結果表明，在異亮氨酸生產菌中，糖酵解途徑(EMP) 相對於三羧酸循環(TCA)過量，即EMP通量超出了 TCA代謝的能力，造成碳「溢流」以及過 量ATP的合成。那麼，連接EMP和TCA的丙酮酸會發生積累，並且會通過其他途徑進行代謝 以緩解持續的「溢流」。因此，過量碳的溢流會導致有機酸和其他物質的生成。在異亮氨酸 生產菌中，分析葡萄糖在胞內的代謝途徑，明顯可以看到產物L-異亮氨酸的生物合成過程 中，HMP途徑所提供的能量是十分重要的，這樣代謝流在EMP、TCA和HMP之間的合理分配就 成為提高L-異亮氨酸產率和糖酸轉化率的前提。
發明內容本發明採用在培養基中添加一定量的檸檬酸或其鹽的方法來提高異 亮氨酸產生菌L-異亮氨酸發酵過程糖酸轉化率和產率。檸檬酸或檸檬酸鹽可以抑制丙酮酸激酶的活性，減少丙酮酸的積累，造成磷酸烯 醇式丙酮酸的積累。從而使磷酸烯醇式丙酮酸轉向合成天冬氨酸，進而轉向異亮氨酸合成 的方向，緩解了 EMP和TCA之間的代謝溢流。同時，葡萄糖總通量沒有變化，所以更多的葡 萄糖進入HMP途徑生成了 L-異亮氨酸合成所必需的能量，相應的提高了 L-異亮氨酸的糖 酸轉化率和產率。此方法在不增加額外設備和人力投入的情況下，實現了整個發酵周期的縮短和 L-異亮氨酸產量和轉化率的大幅提高，適合於工業化生產。本發明的目的是通過如下技術方案實現的本發明提供的一種提高L-異亮氨酸發酵過程糖酸轉化率和產率的方法，其特 徵是在發酵培養基中添加檸檬酸或其鹽，使其在培養基中的濃度為0. 01 10g/L，優選 0. 05 5g/L，更優選0. 1 2g/L。其中所說的檸檬酸鹽為檸檬酸鈉或檸檬酸鉀。本發明根據調整代謝流分配的原理提出了適用於提高異亮氨酸生產菌L-異亮氨 酸發酵過程中糖酸轉化率和產率的方法，它通過降低丙酮酸激酶和磷酸果糖激酶的活力， 減弱糖酵解途徑通量，降低有機酸的合成，緩解EMP和TCA之間的代謝溢流，使更多的葡萄 糖進入HMP途徑生成了 L-異亮氨酸合成所必需的能量，從而在糖耗相同的基礎上，合成較 多的L-異亮氨酸，即提高了糖酸轉化率。
具體實施方式下面通過實施例對本發明作進一步的說明，所舉之例並不限制本發明的保護範 圍
實施例1:採用的菌株黃色短桿菌；培養基為在現有普遍採用的發酵培養基[葡萄糖8%、 硫酸銨 0. 4%,玉米漿 1 %、豆餅水解液 3 %、MgSO4 · 7H20 0.1 %, FeSO4 · 7H20 0. 002 %、 MnSO4 · H2O 0. 002%,KH2PO4 0.1%, Vbi 0. 00001%, Vh 0.00001%。用 NaOH 和鹽酸調 pH 至 7. 0 7. 2，115°C滅菌15min]中添加0. lg/L檸檬酸鈉；培養方法將菌種接入種子培養 基[葡萄糖3%、酵母粉0.5%、硫酸銨0.5%、豆餅水解液2.5%、玉米漿3%、KH2PO4 · 3H20 0. 2%, MgSO4 · 7H20 0. 08% ]接種量為5% ；在31°C、pH為7. 0和溶氧為20%條件下於5L 自動控制發酵罐中培養15h至對數期，按10%的接種量接入含有發酵培養基的5L自動控 制發酵罐中，控制發酵液溫度採用分段控制模式0 45h為31 °C，45 60h為28°C，通入 適當空氣，調節適當攪拌轉速，採用分階段供氧模式控制溶氧0 20為25%，20 60h為 15%，過自動流加液氨控制pH在7.0 7. 2，通過流加適量泡敵消泡，並通過流加濃度為 800g/L的葡萄糖溶液將殘糖控制在1.5%，發酵至60h停止。放罐時，L-異亮氨酸的產量 為26. 9g/L，糖酸轉化率為18.3%，分別比對照實驗(L-異亮氨酸產量為24. 5g/L，糖酸轉化 率為 17. 11% )提高了 9. 80%和 6. 95%。實施例2:採用的菌株為黃色短桿菌；培養基為在現有普遍採用的發酵培養基(同實施例 1)中添加0.8g/L檸檬酸鈉；培養方法同實施例1。放罐時，L-異亮氨酸的產量為27. Sg/ L，糖酸轉化率為18. 6 %，分別比對照實驗(L-異亮氨酸產量為24. 5g/L，糖酸轉化率為 17. 11% )提高了 13. 47%和 10. 87%。實施例3:採用的菌株為黃色短桿菌；培養基為在現有普遍採用的發酵培養基(同實施例 1)中添加1. 5g/L檸檬酸鈉；培養方法同實施例1。放罐時，L-異亮氨酸的產量為29. 7g/ L，糖酸轉化率為19. 0 %，分別比對照實驗(L-異亮氨酸產量為24. 5g/L，糖酸轉化率為 17. 11% )提高了 21. 22%和 11. 05%。實施例4:採用的菌株為黃色短桿菌；培養基為在現有普遍採用的發酵培養基(同實施例 1)中添加2. Og/L檸檬酸鈉；培養方法同實施例1。放罐時，L-異亮氨酸的產量為31. 2g/ L，糖酸轉化率為19. 2 %，分別比對照實驗(L-異亮氨酸產量為24. 5g/L，糖酸轉化率為 17. 11% )提高了 27. 35%和 12. 22% 0
權利要求
一種提高L 異亮氨酸發酵過程糖酸轉化率和產率的方法，其主要步驟為採用異亮氨酸生產菌經發酵獲得L 異亮氨酸，其特徵在於，在培養基中添加檸檬酸或其鹽，使其在培養基中的濃度為0.01～10g/L。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵是其中所說的檸檬酸或其鹽的濃度為0.05 5g/L。
3.根據權利要求1所述的方法，其特徵是其中所說的檸檬酸或其鹽的濃度為0.1 2g/L。
4.根據權利要求1 3所述的任意一種方法，其特徵是其中所說的檸檬酸鹽為檸檬 酸鈉或檸檬酸鉀。
全文摘要
一種提高L-異亮氨酸發酵過程糖酸轉化率和產率的方法。本發明涉及一種發酵法製備L-異亮氨酸的改進方法。本發明根據調整細胞代謝流分配的原理，採用在培養基中添加檸檬酸或其鹽的方法，來有效提高L-異亮氨酸發酵過程糖酸轉化率和產率。
文檔編號C12P13/06GK101967500SQ20101052744
公開日2011年2月9日 申請日期2010年11月2日 優先權日2010年11月2日 公開號201010527447.發明者劉淑雲, 徐慶陽, 白亞磊, 謝希賢, 陳寧 申請人:天津科技大學