專利名稱：異亮氨酸發(fā)酵工藝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及氨基酸生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種支鏈氨基酸中的異亮氨酸發(fā)酵工藝方法。
背景技術(shù)：
我國氨基酸生產(chǎn)工業(yè)是陸續(xù)發(fā)展起來的產(chǎn)業(yè)，主要以谷氨酸、賴氨酸為主。支鏈氨基酸一如異亮氨酸，纈氨酸等工業(yè)發(fā)展較晚，起步較低，技術(shù)落后，并已出現(xiàn)了氨基酸工業(yè)發(fā)展不平衡，某些氨基酸供給大于需求。支鏈氨基酸生產(chǎn)成本降不下來，并且產(chǎn)品質(zhì)量差， 價(jià)格上不去，大部分生產(chǎn)的支鏈氨基酸都不能用在飼料的生產(chǎn)上，質(zhì)量達(dá)不到藥品級，國內(nèi)許多氨基酸廠都迫切需要高品質(zhì)、低成本的生產(chǎn)技術(shù)。因此，迫切需要發(fā)酵工藝的技術(shù)創(chuàng)新，使異亮氨酸的成產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)得到了提高，特別是糖酸轉(zhuǎn)化率的提高使生產(chǎn)成本得到了下降，這對國內(nèi)那些想要進(jìn)入支鏈氨基酸這一生產(chǎn)領(lǐng)域、又苦于沒有技術(shù)開發(fā)能力、找不到先進(jìn)生產(chǎn)工藝技術(shù)、從而使生產(chǎn)成本高、市場無竟?fàn)幜Φ钠髽I(yè)是很有吸引力的。先進(jìn)的發(fā)酵工藝創(chuàng)新技術(shù)在贏得了市場的同時(shí)，也對促進(jìn)我國支鏈氨基酸行業(yè)的健康發(fā)展具有重要的眉、ο
1.異亮氨酸生產(chǎn)技術(shù)現(xiàn)狀(1)產(chǎn)酸率國內(nèi)產(chǎn)酸率最高達(dá)30g/L，而異亮氨酸在國外已經(jīng)實(shí)現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)，產(chǎn)酸水平已達(dá)到35g/L以上；(2)轉(zhuǎn)化率目前發(fā)酵法生產(chǎn)異亮氨酸的最高轉(zhuǎn)化率僅為20% 25%，提高轉(zhuǎn)化率對工業(yè)化生產(chǎn)有極其重要的意義；(3)提取收率國內(nèi)目前提取收率為78%，產(chǎn)品的純度為98%；(4)就氨基酸行業(yè)而言治污力度不夠，距國家要求還有一定距離，環(huán)保任務(wù)相當(dāng)繁重而艱巨。
2.支鏈氨基酸的工業(yè)存在的問題在支鏈氨基酸工業(yè)化方面我國和國外相比還有很大的差距，無論從料收水平和規(guī)模產(chǎn)量上有處于劣勢，其主要表現(xiàn)如下(1)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)低，產(chǎn)品成本高；(2)研發(fā)投入少、品種少，應(yīng)變能力和抗風(fēng)險(xiǎn)能力差，影響了企業(yè)的自主創(chuàng)新和技術(shù)水平的提高，致使企業(yè)發(fā)展后勁不足；(3)環(huán)保治理不徹底，行業(yè)總體清潔生產(chǎn)水平不高；(4)現(xiàn)代化管理和產(chǎn)品品質(zhì)管理水平低下，生產(chǎn)波動(dòng)、染菌、豐產(chǎn)不豐收等現(xiàn)象時(shí)而發(fā)生，影響盈利水平的提高；(5)連續(xù)化、自動(dòng)化水平較低，影響工裝和現(xiàn)代管理水平的提高； (6 )競爭加劇，協(xié)作交流少，企業(yè)間技術(shù)水平不平衡，差距加大。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種支鏈氨基酸中的異亮氨酸發(fā)酵工藝方法。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的它包括如下操作步驟(1)培養(yǎng)菌種選育在含180g/L-220g/L葡萄糖和含30g/L-40g/L異亮氨酸的平板上生長好的高產(chǎn)菌種，在菌種室經(jīng)擴(kuò)大培養(yǎng)生產(chǎn)一級種子，然后接入二級種子罐繼續(xù)擴(kuò)大培養(yǎng)，該二級種子罐內(nèi)的二級種子培養(yǎng)基配方為葡萄糖2. 0-3. 5g/L、玉米漿20-30g/L、磷酸氫二鉀 2-5g/L、硫酸銨20-50g/L、硫酸鎂0. 1-0. 3g/L、Vh :2. 0-6. 0μ g/L、糖蜜:20_50g/L、硫胺素400-800 μ g/L、Vm :0. 1-0. 5g/L ；每小時(shí)二級種子培養(yǎng)基與通入無菌空氣通風(fēng)量的體積比為1 :15-38，二級種子在二級種子罐內(nèi)經(jīng)過實(shí)消、降溫、培養(yǎng)得到的的菌種指標(biāo)為 AOD ^ 0.8，革蘭氏染色陽性；(2)發(fā)酵將二級種子培養(yǎng)基液接入裝好發(fā)酵培養(yǎng)基的發(fā)酵罐，發(fā)酵培養(yǎng)基與二級種子液的體積比是1:0. 10 0. 20，該發(fā)酵培養(yǎng)基配方為葡萄糖150g/L、硫酸銨40g/L、玉米漿:15g/ L、硫酸鎂:0. 2g/L、磷酸二氫鉀2. Og/L、Vbi :0. 15g/L、Vh :2. 5 μ g/L、糖蜜:20g/L、硫胺素 500 μ g/L ；每小時(shí)二級種子培養(yǎng)基液及發(fā)酵培養(yǎng)基與通入無菌空氣通風(fēng)量的體積比例為 1:25 58，連續(xù)發(fā)酵50小時(shí) 60小時(shí)，使菌體利用葡萄糖而代謝積累異亮氨酸；(3)發(fā)酵液分離發(fā)酵罐放出的發(fā)酵液經(jīng)降溫25-40°C，采用膜過濾處理工藝，在0. 2Mpa-0. 5Mpa壓力下將發(fā)酵液中的菌絲體和蛋白分離出來，分離出的菌絲體和蛋白加入5g-20g/L的絮凝劑絮凝，然后在0. IMpa-O. 5Mpa的壓力、溫度40_60°C下經(jīng)板框過濾得濕蛋白飼料；(4)發(fā)酵液清液離子交換發(fā)酵液清液經(jīng)調(diào)PHI. 5-3. 0進(jìn)入離交柱，在強(qiáng)酸陽離子樹脂的作用下，吸附異亮氨酸， 樹脂吸附飽和時(shí)，停止進(jìn)發(fā)酵清液，用氨濃度為0. 3-1. Omol/L的洗脫液洗脫樹脂吸附的異亮氨酸，洗脫時(shí)先流出的為發(fā)酵清液，回發(fā)酵清液罐，中間流出的為異亮氨酸液進(jìn)下道工序，最后流出的為尾液，大部分為配制洗脫液回洗脫罐再經(jīng)沖氨重復(fù)使用，離交過程為常溫，壓力為0. 1-0. 2Mpa,經(jīng)離交洗脫下來的液體再經(jīng)有機(jī)濃縮膜在壓力0. 2-0. 5Mpa，溫度 30-40°C下除去一部分水分，進(jìn)入蒸發(fā)結(jié)晶工序；(5)蒸發(fā)結(jié)晶料液進(jìn)入蒸發(fā)結(jié)晶器在真空-0. 09Mpa，溫度小于70°C，通入0. 5Mpa飽和蒸汽下，進(jìn)行濃縮蒸發(fā)結(jié)晶，濃度后得到的異亮氨酸結(jié)晶體經(jīng)過離心分離除去母液，異亮氨酸結(jié)晶體在真空-0. 08Mpa，溫度小于70°C干燥，然后進(jìn)入包裝工序，包裝成成品異亮氨酸。
本發(fā)明的通過對微生物生長、繁殖及代謝有影響的營養(yǎng)成分選擇、配比的調(diào)整和添加，產(chǎn)生了較好的發(fā)酵指標(biāo)；異亮氨酸代謝產(chǎn)物產(chǎn)量提高，比創(chuàng)新前平均提高產(chǎn)酸率 0. 48個(gè)百分點(diǎn)；異亮氨酸代謝產(chǎn)物轉(zhuǎn)化率提高，糖酸轉(zhuǎn)化率提高3. 2個(gè)百分點(diǎn)；產(chǎn)生菌體生長和代謝迅速，發(fā)酵周期縮短4-6小時(shí)，提高設(shè)備的周轉(zhuǎn)率，相應(yīng)提高了產(chǎn)量；.減少代謝副產(chǎn)物的生成，相應(yīng)發(fā)酵液中代謝產(chǎn)物的純度相應(yīng)提高，對產(chǎn)物的提取操作和產(chǎn)品的產(chǎn)品的純度有利，同時(shí)降低了發(fā)酵成本和提取成本。


圖1是本發(fā)明的工藝流程圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)例 1在50m3發(fā)酵罐及7 m3種子罐生產(chǎn)實(shí)踐中的，操作如下步驟(1)培養(yǎng)菌種選育在含200g/L葡萄糖和含35g/L異亮氨酸的平板上生長好的高產(chǎn)菌種，在菌種室經(jīng)擴(kuò)大培養(yǎng)生產(chǎn)一級種子，然后接入二級種子罐繼續(xù)擴(kuò)大培養(yǎng)，該二級種子罐內(nèi)的二級種子培養(yǎng)基配方為葡萄糖2. 2g/L、玉米漿20g/L、磷酸氫二鉀3g/L、硫酸銨25 g/L、硫酸鎂0. 15/g/L、Vh 3. 0 μ g/L、糖蜜25g/L、硫胺素:500 μ g/L、Vbi :0. 2g/L，二級種子液在二級種子罐內(nèi)經(jīng)過實(shí)消、降溫、培養(yǎng)得到的的菌種指標(biāo)為Δ OD=L 05，革蘭氏染色陽性；(2)發(fā)酵將二級種子液接入裝好發(fā)酵培養(yǎng)基的發(fā)酵罐，發(fā)酵培養(yǎng)基配料量為30000L、二級種子液的體積是4200L，該發(fā)酵培養(yǎng)基配方為葡萄糖150g/L、硫酸銨40g/L、玉米漿15g/ L、硫酸鎂:0. 2g/L、磷酸二氫鉀2. Og/L、Vbi :0. 15g/L、Vh :2. 5 μ g/L、糖蜜:20g/L、硫胺素 500 μ g/L，二級種子液與發(fā)酵培養(yǎng)基連續(xù)發(fā)酵58小時(shí)，使菌體利用葡萄糖而代謝積累異亮氨酸；(3)發(fā)酵液分離發(fā)酵罐放出的發(fā)酵液經(jīng)降溫30°C，采用膜過濾處理工藝，在0. 4Mpa壓力下將發(fā)酵液中的菌絲體和蛋白分離出來，分離出的菌絲體和蛋白加入15g/L的絮凝劑絮凝，然后在 0. 3Mpa的壓力、溫度50°C下經(jīng)板框過濾得濕蛋白飼料；(4)發(fā)酵液清液離子交換發(fā)酵液清液經(jīng)調(diào)PH2. 0進(jìn)入離交柱，在強(qiáng)酸陽離子樹脂的作用下，吸附異亮氨酸，樹脂吸附飽和時(shí)，停止進(jìn)發(fā)酵清液，用氨濃度為1. Omol/L的洗脫液洗脫樹脂吸附的異亮氨酸， 洗脫時(shí)先流出的為發(fā)酵清液，回發(fā)酵清液罐，中間流出的為異亮氨酸液進(jìn)下道工序，最后流出的為尾液，大部分為配制洗脫液回洗脫罐再經(jīng)沖氨重復(fù)使用，離交過程為常溫，壓力為 0. 2Mpa，經(jīng)離交洗脫下來的液體再經(jīng)有機(jī)濃縮膜在壓力0. 4 Mpa，溫度35°C下除去一部分水分，進(jìn)入蒸發(fā)結(jié)晶工序；(5)蒸發(fā)結(jié)晶料液進(jìn)入蒸發(fā)結(jié)晶器在真空-0. 09Mpa，溫度小于70°C，通入0. 5Mpa飽和蒸汽下，進(jìn)行濃縮蒸發(fā)結(jié)晶，濃度后得到的異亮氨酸結(jié)晶體經(jīng)過離心分離除去母液，異亮氨酸結(jié)晶體在真空-0. 08Mpa，溫度小于70°C干燥，然后進(jìn)入包裝工序，包裝成成品異亮氨酸。
二級種子培養(yǎng)記錄表一
權(quán)利要求
1. 一種異亮氨酸發(fā)酵工藝，其特征是它包括如下操作步驟(1)培養(yǎng)菌種選育在含180g/L-220g/L葡萄糖和含30g/L-40g/L異亮氨酸的平板上生長好的高產(chǎn)菌種，在菌種室經(jīng)擴(kuò)大培養(yǎng)生產(chǎn)一級種子，然后接入二級種子罐繼續(xù)擴(kuò)大培養(yǎng)，該二級種子罐內(nèi)的二級種子培養(yǎng)基配方為葡萄糖2. 0-3. 5g/L、玉米漿20-30g/L、磷酸氫二鉀 2-5g/L、硫酸銨20-50g/L、硫酸鎂0. 1-0. 3g/L、Vh :2. 0-6. 0μ g/L、糖蜜:20_50g/L、硫胺素400-800 μ g/L、Vm :0. 1-0. 5g/L ；每小時(shí)二級種子培養(yǎng)基與通入無菌空氣通風(fēng)量的體積比為1 :15-38，二級種子在二級種子罐內(nèi)經(jīng)過實(shí)消、降溫、培養(yǎng)得到的的菌種指標(biāo)為 AOD ^ 0.8，革蘭氏染色陽性；(2)發(fā)酵將二級種子培養(yǎng)基液接入裝好發(fā)酵培養(yǎng)基的發(fā)酵罐，發(fā)酵培養(yǎng)基與二級種子液的體積比是1:0. 10 0. 20，該發(fā)酵培養(yǎng)基配方為葡萄糖150g/L、硫酸銨40g/L、玉米漿:15g/ L、硫酸鎂:0. 2g/L、磷酸二氫鉀2. Og/L、Vbi :0. 15g/L、Vh :2. 5 μ g/L、糖蜜:20g/L、硫胺素 500 μ g/L ；每小時(shí)二級種子培養(yǎng)基液及發(fā)酵培養(yǎng)基與通入無菌空氣通風(fēng)量的體積比例為 1:25 58，連續(xù)發(fā)酵50小時(shí) 60小時(shí)，使菌體利用葡萄糖而代謝積累異亮氨酸；(3)發(fā)酵液分離發(fā)酵罐放出的發(fā)酵液經(jīng)降溫25-40°C，采用膜過濾處理工藝，在0. 2Mpa-0. 5Mpa壓力下將發(fā)酵液中的菌絲體和蛋白分離出來，分離出的菌絲體和蛋白加入5g-20g/L的絮凝劑絮凝，然后在0. IMpa-O. 5Mpa的壓力、溫度40_60°C下經(jīng)板框過濾得濕蛋白飼料；(4)發(fā)酵液清液離子交換發(fā)酵液清液經(jīng)調(diào)PHI. 5-3. 0進(jìn)入離交柱，在強(qiáng)酸陽離子樹脂的作用下，吸附異亮氨酸， 樹脂吸附飽和時(shí)，停止進(jìn)發(fā)酵清液，用氨濃度為0. 3-1. Omol/L的洗脫液洗脫樹脂吸附的異亮氨酸，洗脫時(shí)先流出的為發(fā)酵清液，回發(fā)酵清液罐，中間流出的為異亮氨酸液進(jìn)下道工序，最后流出的為尾液，大部分為配制洗脫液回洗脫罐再經(jīng)沖氨重復(fù)使用，離交過程為常溫，壓力為0. 1-0. 2Mpa,經(jīng)離交洗脫下來的液體再經(jīng)有機(jī)濃縮膜在壓力0. 2-0. 5Mpa，溫度 30-40°C下除去一部分水分，進(jìn)入蒸發(fā)結(jié)晶工序；(5)蒸發(fā)結(jié)晶料液進(jìn)入蒸發(fā)結(jié)晶器在真空-0. 09Mpa，溫度小于70°C，通入0. 5Mpa飽和蒸汽下，進(jìn)行濃縮蒸發(fā)結(jié)晶，濃度后得到的異亮氨酸結(jié)晶體經(jīng)過離心分離除去母液，異亮氨酸結(jié)晶體在真空-0. 08Mpa，溫度小于70°C干燥，然后進(jìn)入包裝工序，包裝成成品異亮氨酸。
全文摘要
一種異亮氨酸發(fā)酵工藝，其技術(shù)要點(diǎn)是它包括如下操作步驟(1)培養(yǎng)菌種；(2)發(fā)酵；(3)發(fā)酵液分離；(4)發(fā)酵液清液離子交換；(5)蒸發(fā)結(jié)晶。本發(fā)明的工藝方法，產(chǎn)生了較好的發(fā)酵指標(biāo)；異亮氨酸代謝產(chǎn)物產(chǎn)量提高，比創(chuàng)新前平均提高產(chǎn)酸率0.48個(gè)百分點(diǎn)；異亮氨酸代謝產(chǎn)物轉(zhuǎn)化率提高，糖酸轉(zhuǎn)化率提高3.2個(gè)百分點(diǎn)；產(chǎn)生菌體生長和代謝迅速，發(fā)酵周期縮短4-6小時(shí)，提高設(shè)備的周轉(zhuǎn)率，相應(yīng)提高了產(chǎn)量；.減少代謝副產(chǎn)物的生成，相應(yīng)發(fā)酵液中代謝產(chǎn)物的純度相應(yīng)提高，對產(chǎn)物的提取操作和產(chǎn)品的產(chǎn)品的純度有利，同時(shí)降低了發(fā)酵成本和提取成本。
文檔編號C12P13/06GK102505027SQ201110443148
公開日2012年6月20日 申請日期2011年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月27日
發(fā)明者張志巖, 慕忠杰 申請人:開原市天慕生物科技有限公司