一種發(fā)酵制備賴氨酸的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種發(fā)酵制備賴氨酸的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 賴氨酸作為動(dòng)物體的第一限制性氨基酸，不僅是合成蛋白質(zhì)不可缺少的成分，而 且參與體內(nèi)的能量代謝，能促進(jìn)生長(zhǎng)發(fā)育、增強(qiáng)免疫功能，并有提高中樞神經(jīng)組織功能的作 用。
[0003] 由于純賴氨酸在空氣中難以結(jié)晶，易潮解,所以市場(chǎng)上的賴氨酸產(chǎn)品一般是以賴 氨酸鹽酸鹽的形式存在。
[0004] 賴氨酸主要是通過(guò)發(fā)酵法生產(chǎn)，在發(fā)酵過(guò)程中需要補(bǔ)充一定量的碳源和氮源，以 滿足菌體生長(zhǎng)和代謝生成賴氨酸的需要。無(wú)機(jī)氮源對(duì)于微生物的生長(zhǎng)相當(dāng)重要，尤其是銨 態(tài)氮是微生物的速效氮源?，F(xiàn)有技術(shù)中通常采用硫酸銨配制發(fā)酵培養(yǎng)基，一般每升發(fā)酵培 養(yǎng)基中，硫酸銨的用量為20-40克，并且在發(fā)酵過(guò)程中一般單獨(dú)流加硫酸銨作為賴氨酸發(fā) 酵的無(wú)機(jī)氮源，以保證發(fā)酵過(guò)程中發(fā)酵液中的氮的濃度為〇. 35-0. 8克/升。
[0005] 目前賴氨酸發(fā)酵液提取工藝普遍采用連續(xù)離交分離的方法提取賴氨酸,該方 法包括先將賴氨酸發(fā)酵液去除菌體，然后向賴氨酸清液中加入大量的濃硫酸調(diào)節(jié)pH為 1. 5-3. 0,然后用銨型陽(yáng)離子交換樹脂進(jìn)行吸附交換，水洗滌以漂洗雜質(zhì)，用稀氨水對(duì)賴氨 酸進(jìn)行洗脫，洗脫下來(lái)的賴氨酸經(jīng)濃縮、調(diào)節(jié)pH、結(jié)晶、烘干后得到賴氨酸成品。
[0006] 在現(xiàn)有的提取賴氨酸的工藝中，調(diào)節(jié)賴氨酸清液的pH時(shí)，需要消耗大量的硫酸， 用氨水洗脫時(shí)又要消耗大量的液氨，對(duì)樹脂進(jìn)行水洗滌的時(shí)候又會(huì)產(chǎn)生大量的廢水，增加 了環(huán)保的負(fù)擔(dān)，并造成了資源的浪費(fèi)，而且在分離過(guò)程中會(huì)造成樹脂破碎流失，對(duì)分離設(shè)備 性能要求高。此工藝路線長(zhǎng)，原輔料消耗大，且產(chǎn)生大量難處理的廢水，造成成本高，制約了 賴氨酸行業(yè)的發(fā)展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中賴氨酸發(fā)酵液提取工藝的工藝路線長(zhǎng)，原輔料消 耗大，且產(chǎn)生大量難處理的廢水，成本高等缺陷，提供一種新的發(fā)酵制備賴氨酸的方法，采 用該方法發(fā)酵結(jié)束后收集得到的發(fā)酵液可縮短提取工藝路線，降低原輔料消耗，不產(chǎn)生廢 水，降低提取成本。
[0008] 本發(fā)明的發(fā)明人在研究中意外發(fā)現(xiàn)，當(dāng)在流加碳源和流加氯化銨的條件下進(jìn)行發(fā) 酵培養(yǎng)，初始培養(yǎng)基中S042_的含量為10-16克/升時(shí)，發(fā)酵結(jié)束后收集得到的賴氨酸發(fā)酵 液去除菌體后直接濃縮結(jié)晶即可得到賴氨酸成品，不需要經(jīng)過(guò)離子交換、脫氨等工序，且不 影響賴氨酸的生產(chǎn)能力。
[0009] 因此，為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種發(fā)酵制備賴氨酸的方法，其特征在 于，所述方法包括在生成賴氨酸的條件下，將賴氨酸發(fā)酵菌種接入賴氨酸發(fā)酵培養(yǎng)基中，在 流加碳源和流加氯化銨的條件下，進(jìn)行發(fā)酵培養(yǎng)，初始培養(yǎng)基中S0,的含量為10-16克/ 升。
[0010] 優(yōu)選地，所述流加碳源的量使發(fā)酵過(guò)程中發(fā)酵液中的還原性糖的濃度控制在5-10 克/升，所述流加氯化銨的量使發(fā)酵過(guò)程中發(fā)酵液中的氮的濃度控制在〇. 35-0. 8克/升。 [0011] 本發(fā)明提供的發(fā)酵制備賴氨酸的方法，發(fā)酵結(jié)束后收集得到的賴氨酸發(fā)酵液可去 除菌體后直接濃縮結(jié)晶得到賴氨酸成品，不需要經(jīng)過(guò)離子交換、脫氨等工序，縮短了提取工 藝路線，降低了原輔料消耗，不產(chǎn)生廢水，降低了提取成本，且不影響賴氨酸的生產(chǎn)能力。
[0012] 本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的【具體實(shí)施方式】部分予以詳細(xì)說(shuō)明。
【具體實(shí)施方式】
[0013] 以下對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的具體 實(shí)施方式僅用于說(shuō)明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。
[0014] 本發(fā)明提供了一種發(fā)酵制備賴氨酸的方法，該方法包括在生成賴氨酸的條件下， 將賴氨酸發(fā)酵菌種接入賴氨酸發(fā)酵培養(yǎng)基中，在流加碳源和流加氯化銨的條件下，進(jìn)行發(fā) 酵培養(yǎng)，初始培養(yǎng)基中S0 42_的含量為10-16克/升。
[0015] 本發(fā)明中，發(fā)酵培養(yǎng)基為本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的概念，指微生物發(fā)酵所需的供微 生物生長(zhǎng)和維持用的人工配制的養(yǎng)料，一般都含有碳水化合物、含氮物質(zhì)、無(wú)機(jī)鹽(包括微 量元素)以及維生素和水等。發(fā)酵液也為本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的概念，指接入微生物菌株的 液體培養(yǎng)基(該液體培養(yǎng)基也即本發(fā)明中所稱發(fā)酵培養(yǎng)基)，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的培養(yǎng)后所得產(chǎn) 物。
[0016] 本發(fā)明中，初始培養(yǎng)基指的是接種前的發(fā)酵培養(yǎng)基。對(duì)于初始培養(yǎng)基，只要保證其 中S0,的含量為10-16克/升即可，對(duì)于其他成分和含量無(wú)特殊要求，可以采用本領(lǐng)域常用 的賴氨酸發(fā)酵培養(yǎng)基的常規(guī)組分和用量，例如，可以用淀粉質(zhì)原料糖化清液、糖蜜、玉米漿、 硫酸銨、磷酸氫二鉀、硫酸鎂、蘇氨酸、蛋氨酸和谷氨酸等配制發(fā)酵培養(yǎng)基。根據(jù)本發(fā)明，硫 酸銨和硫酸鎂的用量使初始培養(yǎng)基中S0 42_的含量為10-16克/升，硫酸銨和硫酸鎂的重量 比為1:0. 01-0. 03,除了硫酸銨和硫酸鎂以外的各原料的用量可以在很大范圍內(nèi)改變，優(yōu)選 情況下，每升發(fā)酵培養(yǎng)基中，淀粉質(zhì)原料糖化清液的用量可以為40-60克，糖蜜的用量可以 為30-50克，玉米漿(干重為20-50重量％)的用量可以為20-40克，磷酸氫二鉀的用量可以 為0. 5-1. 5克，蘇氨酸的用量可以為0. 1-0. 3克，蛋氨酸的用量可以為0. 1-0. 3克，谷氨酸 的用量可以為0.2-0. 4克。
[0017] 本發(fā)明中，對(duì)于流加碳源和流加氯化銨的量無(wú)特殊要求，可以采用本領(lǐng)域常規(guī)的 流加量，例如，流加碳源的量使發(fā)酵過(guò)程中發(fā)酵液中的還原性糖的濃度控制在5-10克/升， 流加氯化銨的量使發(fā)酵過(guò)程中發(fā)酵液中的氮的濃度控制在〇. 35-0. 8克/升。
[0018] 此處"流加碳源的量使發(fā)酵過(guò)程中發(fā)酵液中的還原性糖的濃度控制在5-10克/ 升，流加氯化銨的量使發(fā)酵過(guò)程中發(fā)酵液中的氮的濃度控制在0. 35-0. 8克/升"是指通過(guò) 控制流加碳源和流加氯化銨的速度來(lái)使在整個(gè)發(fā)酵培養(yǎng)過(guò)程中培養(yǎng)基中還原性糖的濃度 維持在5-10克/升，使培養(yǎng)基中氮的濃度維持在0. 35-0. 8克/升。
[0019] 本發(fā)明中，發(fā)酵液中氮的濃度以銨根離子的濃度表示時(shí)，氮的濃度控制在 0. 35-0. 8克/升，則銨根離子的濃度控制在0. 5-1. 0克/升。
[0020] 發(fā)酵過(guò)程就其本質(zhì)來(lái)說(shuō)是由微生物參與的生物化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，因此微生物細(xì)胞的 數(shù)量、狀態(tài)、代謝情況對(duì)產(chǎn)物的生物合成有著重要的影響。菌體濃度的大小對(duì)發(fā)酵產(chǎn)物的產(chǎn) 率有著重要的影響。理論上菌體濃度越大，產(chǎn)物的產(chǎn)量也越大，但是菌體濃度過(guò)高會(huì)產(chǎn)生 其他影響，如營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消耗過(guò)快，發(fā)酵液中的營(yíng)養(yǎng)成分發(fā)生明顯的改變，如有毒物質(zhì)的積累 等，這些可能改變菌體的代謝途徑。因此，本發(fā)明中，以接種后且流加碳源和流加氯化銨之 前的發(fā)酵培養(yǎng)基為基準(zhǔn)，賴氨酸發(fā)酵菌種的接種量?jī)?yōu)選為12-18體積％。
[0021] 本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解的是，賴氨酸發(fā)酵菌種在被接種至發(fā)酵培養(yǎng)基中之前， 采用常規(guī)方法將賴氨酸發(fā)酵菌種經(jīng)過(guò)種子罐培養(yǎng)，在種子罐培養(yǎng)的培養(yǎng)程度可以通過(guò)取樣 顯微鏡鏡檢、OD (optical density)值測(cè)定對(duì)產(chǎn)賴氨酸微生物的生長(zhǎng)進(jìn)行觀察，當(dāng)通過(guò)上 述方法觀察菌體形態(tài)正常、測(cè)定OD值達(dá)到0. 75以上時(shí)停止培養(yǎng)，將此時(shí)種子罐中的種子液 稱為成熟種子液。然后再將成熟種子液接入發(fā)酵培養(yǎng)基中。因此，本發(fā)明中，賴氨酸發(fā)酵菌 種的接種量為12-18體積％，指的是接入發(fā)酵培養(yǎng)