一種用于提高色氨酸發(fā)酵產(chǎn)量的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及微生物發(fā)酵技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于提高色氨酸發(fā)酵產(chǎn)量的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]色氨酸(Tryptophan)，β -吲哚基丙氨酸，為白色或微黃色結(jié)晶或結(jié)晶性粉末；無(wú)臭，味微苦。水中微溶，在乙醇中極微溶解，在氯仿中不溶，在甲酸中易溶，在氫氧化鈉試液或稀鹽酸中溶解。色氨酸是植物體內(nèi)生長(zhǎng)素生物合成重要的前體物質(zhì)，其結(jié)構(gòu)與ΙΑΑ相似，在高等植物中普遍存在。
[0003]L-色氨酸的生產(chǎn)最早主要是依靠化學(xué)合成法和蛋白質(zhì)水解法制造。隨對(duì)微生物法生產(chǎn)色氨酸的研究的不斷發(fā)展，人們開始利用微生物法發(fā)酵生產(chǎn)色氨酸，現(xiàn)已走向?qū)嵱貌⑶姨幱谥鲗?dǎo)地位。微生物法大體可分為微生物發(fā)酵法和酶促轉(zhuǎn)化法。近年來(lái)還出現(xiàn)了直接發(fā)酵法和化學(xué)合成法，直接發(fā)酵法和轉(zhuǎn)化法相結(jié)合生產(chǎn)色氨酸的研究。另外，基因工程、酶的固定化和高密度培養(yǎng)等技術(shù)在微生物育種和酶工業(yè)上的應(yīng)用極大地推動(dòng)了直接發(fā)酵法和酶法生產(chǎn)色氨酸的工業(yè)化進(jìn)程。
[0004]然而利用微生物發(fā)酵生產(chǎn)色氨酸卻存在著副產(chǎn)物多、轉(zhuǎn)化率低等諸多缺點(diǎn)，因此，提供一種用于提高色氨酸發(fā)酵產(chǎn)量的方法很有必要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種通過(guò)在培養(yǎng)液中添加L-苯丙氨酸來(lái)提高色氨酸的發(fā)酵產(chǎn)量、增加轉(zhuǎn)化率、減少副產(chǎn)物生成、提高生產(chǎn)能力，從而降低成本的方法，是通過(guò)如下方式實(shí)現(xiàn)的:向發(fā)酵培養(yǎng)液中加入L-苯丙氨酸。
[0006]優(yōu)選的，本發(fā)明提供一種用于提高色氨酸發(fā)酵產(chǎn)量的方法，具體包括如下步驟:
[0007](1)配制發(fā)酵培養(yǎng)液并向所述發(fā)酵培養(yǎng)液中添加L-苯丙氨酸；
[0008](2)向加入L-苯丙氨酸的發(fā)酵培養(yǎng)液中接入菌種進(jìn)行發(fā)酵培養(yǎng)。
[0009]其中，所述菌種為大腸桿菌基因工程菌CICC 10303，所述大腸桿菌基因工程菌CICC 10303購(gòu)自中國(guó)工業(yè)微生物菌種保藏中心。
[0010]其中，所述菌種的接種量為3 % -8 %，優(yōu)選為5 %。
[0011]其中，所述發(fā)酵培養(yǎng)液是由包括如下組分以水配制得到的:葡萄糖8-llg/L、磷酸二氫鉀2-4g/L、酵母粉l_2g/L、硫酸鎂3-4g/L、檸檬酸3_4g/L、硫酸亞鐵0.1-0.4g/L。
[0012]作為優(yōu)選的方案，所述發(fā)酵培養(yǎng)液是由包括如下組分以水配制得到的:葡萄糖8-llg/L、磷酸二氫鉀2-4g/L、酵母粉l_2g/L、硫酸鎂3_4g/L、檸檬酸3_4g/L、硫酸亞鐵0.1-0.4g/L，硫酸銅 0.001-0.002g/L、亞硫酸鈉 0.02-0.05g/L、氯化鈷 0.002-0.003g/L。
[0013]作為最優(yōu)選的方案，所述發(fā)酵培養(yǎng)液是由包括如下組分以水配制得到的:葡萄糖8g/L、磷酸二氫鉀2g/L、酵母粉lg/L、硫酸鎂3g/L、檸檬酸3g/L、硫酸亞鐵0.lg/L，硫酸銅0.001g/L、亞硫酸鈉 0.02g/L、氯化鈷 0.002g/L。
[0014]其中，所述發(fā)酵培養(yǎng)的發(fā)酵條件為:壓力:0.03-0.08MPa，pH:6.4_6.7，風(fēng)量:0.8-1.5vvm，溶氧 15-25%，周期:45_60h。優(yōu)選為壓力 0.05MPa，風(fēng)量 1.lvvm ；
[0015]其中，所述L-苯丙氨酸的加入量為0.2-0.6g/L。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)添加L_苯丙氨酸之后，色氨酸的產(chǎn)量和轉(zhuǎn)化率均較不添加要高，隨著L-苯丙氨酸添加量的增加，產(chǎn)量和轉(zhuǎn)化率呈逐漸遞增趨勢(shì)，當(dāng)添加量達(dá)到0.6g/L時(shí)，產(chǎn)量和轉(zhuǎn)化率達(dá)到最大；當(dāng)添加量達(dá)到0.9g/L時(shí)，雖然產(chǎn)量和轉(zhuǎn)化率較不添加依然要高，但其數(shù)值均低于0.6g/L的添加量，因此L-苯丙氨酸的添加量為0.2-0.6g/L。
[0016]作為本發(fā)明優(yōu)選的方案，一種用于提高色氨酸發(fā)酵產(chǎn)量的方法，還包括在發(fā)酵前對(duì)添加過(guò)L-苯丙氨酸的發(fā)酵培養(yǎng)液進(jìn)行預(yù)處理的步驟，所述預(yù)處理的具體方法為:使用氫氧化鈉調(diào)節(jié)發(fā)酵培養(yǎng)液的pH為6-7，在115-125°C條件下滅菌20-40min，然后降溫至30-37°C 即可。
[0017]作為本發(fā)明優(yōu)選的方案，在培養(yǎng)過(guò)程中，為了保證發(fā)酵過(guò)程的順利進(jìn)行，通過(guò)流加葡萄糖的方式控制發(fā)酵培養(yǎng)液中的葡萄糖含量范圍是0.1-0.2g/L，在一種具體的實(shí)施方式中，流加的葡萄糖為質(zhì)量分?jǐn)?shù)60% -70%的葡萄糖水溶液。
[0018]作為本發(fā)明最優(yōu)選的方案，一種用于提高色氨酸發(fā)酵產(chǎn)量的方法，包括如下步驟:
[0019](1)制備發(fā)酵培養(yǎng)液并滅菌:所述發(fā)酵培養(yǎng)液是由包括如下組分以水配制得到的:葡萄糖8g/L、磷酸二氫鉀2g/L、酵母粉lg/L、硫酸鎂3g/L、檸檬酸3g/L、硫酸亞鐵0.lg/L，硫酸銅0.001g/L、亞硫酸鈉0.02g/L、氯化鈷0.002g/L，L_苯丙氨酸0.2-0.6g/L，然后調(diào)節(jié)pH為6-7，在115-125°C條件下滅菌20_40min，然后降溫至30_37°C ；
[0020](2)發(fā)酵:按照5%的接種量，將大腸桿菌基因工程菌接種到所述發(fā)酵培養(yǎng)液中，按照壓力:0.03-0.08MPa ；pH:6.4-6.7 ;風(fēng)量:0.8-1.5vvm ;溶氧 15-25% 的條件培養(yǎng)45-60h，培養(yǎng)過(guò)程中進(jìn)一步流加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為60% -70%的葡萄糖水溶液，以維持發(fā)酵培養(yǎng)液的葡萄糖含量范圍為0.1-0.2g/L。
【具體實(shí)施方式】
[0021]以下實(shí)施例用于說(shuō)明本發(fā)明，但不用來(lái)限制本發(fā)明的范圍。
[0022]實(shí)施例1
[0023]—種用于提高色氨酸發(fā)酵產(chǎn)量的方法，包括如下步驟:
[0024](1)配制發(fā)酵培養(yǎng)液并滅菌:將葡萄糖8g/L、磷酸二氫鉀2g/L、酵母粉lg/L、硫酸鎂3g/L、檸檬酸3g/L、硫酸亞鐵0.lg/L、硫酸銅0.001g/L、亞硫酸鈉0.02g/L、氯化鈷0.002g/L、L-苯丙氨酸0.2g/L溶于水中；使用氫氧化鈉調(diào)節(jié)上述發(fā)酵培養(yǎng)液的pH至6.5，然后在121°C條件下滅菌30min，后降溫至34°C ;
[0025](2)接種培養(yǎng):按照5%的接種量將大腸桿菌基因工程菌CICC10303接種進(jìn)入發(fā)酵培養(yǎng)液中，發(fā)酵過(guò)程中通過(guò)氫氧化鈉調(diào)節(jié)發(fā)酵培養(yǎng)液的pH值，使其維持在6.4-6.7，通過(guò)流加60%的葡萄糖水溶液使葡萄糖含量維持在0.1-0.2g/L，另外，控制體系壓力0.05MPa，風(fēng)量1.lvvm, D015-25%，經(jīng)過(guò)54h的培養(yǎng)，色氨酸含量達(dá)到36.8g/L，轉(zhuǎn)化率達(dá)14%。
[0026]實(shí)施例2
[0027]—種用于提高色氨酸發(fā)酵產(chǎn)量的方法，包括如下步驟:
[0028](1)配制發(fā)酵培養(yǎng)液并滅菌:將葡萄糖8g/L、磷酸二氫鉀2g/L、酵母粉lg/L、硫酸鎂3g/L、檸檬酸3g/L、硫酸亞鐵0.lg/L、硫酸銅0.001g/L、亞硫酸鈉0.02g/L、氯化鈷0.002g/L、L-苯丙氨酸0.4g/L溶于水中；使用氫氧化鈉調(diào)節(jié)上述發(fā)酵培養(yǎng)液的pH至6.5，然后在121°C條件下滅菌30min，后降溫至34°C ;
[0029](2)接種培養(yǎng):按照5%的接種量將大腸桿菌基因工程菌CICC10303接種進(jìn)入發(fā)酵培養(yǎng)液中，發(fā)酵過(guò)程中通過(guò)氫氧化鈉調(diào)節(jié)發(fā)酵培養(yǎng)液的pH值，使其維持在6.4-6.7，通過(guò)流加65%的葡萄糖水溶液使葡萄糖含量維持在0.1-0.2g/L，另外，控制體系壓