CN110129386A - 一种优化氨基酸发酵的方法 - Google Patents
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Abstract
一种优化氨基酸发酵的方法，涉及氨基酸发酵技术领域。针对现有发酵工艺中，糖酸转化率低的技术问题，本发明提供了一种提高氨基酸发酵糖酸转化率的方法，在利用菌种发酵生产氨基酸时，当发酵液体积达到发酵罐65％‑75％液位后，对发酵液进行连放，连放体积为发酵罐体积的5％‑10％，连放后继续添加糖液进行培养，收集发酵液经制备获得氨基酸。本发明适用于工业化发酵生产氨基酸制品。
Description
技术领域
本发明涉及氨基酸发酵技术领域，具体涉及一种优化氨基酸发酵的方法。
背景技术
目前在氨基酸发酵生产中，菌种的发酵控制为一次性发酵，发酵罐单罐产量受制于发酵液体积过大无法继续培养，发酵罐单产因此受到极大的限制，另外，由于体积受限，流加葡萄糖浓度过高，达到60％左右，导致糖酸转化率降低。发酵中间控制过程使用人工控制较多，导致控制参数控制存在较大偏差，中间过程控制粗犷。
发明内容
针对现有发酵工艺中，糖酸转化率低的技术问题，本发明提供了一种优化氨基酸发酵的方法，在利用菌种发酵生产氨基酸时，当发酵液体积达到发酵罐65％-75％液位后，对发酵液进行连放，连放体积为发酵罐体积的5％-10％，连放后继续添加糖液进行培养，收集发酵液经制备获得氨基酸。
进一步地限定，所述氨基酸为谷氨酸、苏氨酸、赖氨酸或色氨酸。
进一步地限定，上述方法包括如下步骤：
1)一级种子培养：将制备氨基酸所用的菌种接种至一级种子培养基，经培养获得一级种子液；培养条件：pH为6.9±0.1，温度为37±1℃，罐压为0.05-0.08mpa；
2)二级种子培养：将一级种子培养至OD562nm至0.5以上后，接种至二级种子培养基中，经培养获得二级种子液，培养条件为：PH为6.9±0.1，温度为37±1℃，罐压为0.05-0.08mpa；
3)发酵培养：将二级种子液培养至OD562nm至0.7以上后，接种至发酵培养基中，在pH为6.9±0.1，温度为37±1℃，罐压为0.05-0.08mpa条件下发酵，当发酵液体积达到发酵罐65％-75％液位后，进行连放，连放的体积为发酵罐体积5％-10％，然后继续流加糖液进行培养；
4)当发酵液晶体析出或产酸达标后，回收发酵罐内的发酵液及步骤3)中连放出的发酵液，混合后提取获得相应的氨基酸。
进一步地限定，步骤3)发酵液体积达到发酵罐65％-75％液位时，溶解氧含量低于40％，对发酵液进行连放。
进一步地限定，步骤3)所述流加糖液，为葡萄糖水溶液，其中葡萄糖质量浓度为50-55％，流加速度为罐内发酵液终体积的(1.0％-2.0％)/小时。
进一步地限定，步骤4)提取获得氨基酸是指将发酵液经过滤、浓缩至获得晶体，再经纯化、干燥后制备获得相应氨基酸。
更进一步地限定，所述过滤所用的滤膜为陶瓷膜，其中氧化铝含量大于99％，通道外径30mm，通道内径4mm，膜孔径50nm。
更进一步地限定，所述浓缩的条件为：真空度-0.08～-0.090Mpa，温度70-85℃，浓缩至波美度24-30。
更进一步地限定，所述纯化是指，先将晶体离心去除水分与杂质，获得一次冷却结晶，一次冷却结晶再经压滤得到晶体，将晶体经重结晶后制备获得相应的氨基酸。
更进一步地限定，所述干燥是指140-150℃干燥至晶体水分≤1％。
有益效果
本发明涉及优化氨基酸生产的方法，目前的氨基酸发酵技术中糖酸转化率难以实现进一步提高，现有的发酵罐生产工艺中无连放的工序环节，本发明通过在发酵过程中增加连放操作：是指控制发酵罐液位比例65％-75％比例，具体液位控制根据发酵罐运行过程中溶解氧含量低于40％确定连放时机，通过连放的实施，可有效提高溶解氧含量值，提高发酵菌种活性。同时，也可观察罐内泡沫形成情况，如泡沫液位较高，超过发酵罐上封头位置，判定连放时机。将发酵罐体积5％-10％的发酵液排放至提取，发酵罐培养结束后放罐至提取。发酵罐液位降低后，发酵液体积减少，可继续流加糖液进行培养，延长了培养周期，可提高发酵产酸20-30g/L。通过反复连放与流加，消除体积限制，可降低流加糖浓度5％，发酵过程糖利用率增加，可提高糖酸转化率3％-7％以上。
具体实施方式
本发明所述的提高氨基酸发酵糖酸转化率的方法对于氨基酸种类以及发酵生产氨基酸的菌种的种类没有特别的限制，所述方法可以适用于本领域任何通过菌体的液体发酵工艺。例如，所要合成的氨基酸可以为：赖氨酸、谷氨酸、天冬氨酸、鸟氨酸、瓜氨酸、精氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、缬氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸、丙氨酸、脯氨酸、苏氨酸、甲硫氨酸、谷氨酰胺或组氨酸，优选地，所述氨基酸可以为谷氨酸或苏氨酸、赖氨酸或色氨酸。
下面分别以苏氨酸和谷氨酸为例描述具体的优化方法，实施例中所述的苏氨酸、谷氨酸发酵所用的菌株均可通过商业化途径购买获得。
一级种子培养基：其成分为葡萄糖30g/L、硫酸镁0.4g/L、磷酸二氢钾0.8g/L、硫酸铵3g/L、玉米浆40g/L、酵母膏5g/L，余量为水。
二级种子培养基：其成分为葡萄糖30g/L、硫酸镁0.4g/L、磷酸二氢钾0.8g/L、硫酸铵3g/L、玉米浆40g/L、酵母膏5g/L，余量为水。
实施例1.优化苏氨酸发酵的方法。
1)1.一级种子培养：将制备苏氨酸所用的菌种(购买自江苏澳创生物科技有限公司，菌株号为AC-1032)接种至一级种子培养基，经培养获得一级种子液；培养条件：pH为6.9±0.1，温度为37±1℃，罐压为0.05-0.08mpa，当一级种子液OD562nm值升至0.5以上，一级种子培养结束，具体方法为：将种子罐通入蒸汽，温度至125-130℃，罐压至0.12～0.15MPa时，开始空消灭菌，灭菌1h。
2)物料，即一级种子培养基经过配料溶解后进行实消灭菌，温度至125-130℃，维持20-25分钟，灭菌时以仪表温度为准；
3)温度达到接种条件将菌种按0.04％(体积比)接种量接入一级种子罐，开始培养；pH控制在6.9±0.1，温度控制在37±1℃
根据时间调整进风流量通风比为1:0.9创造最适宜的生长条件。
2.二级种子培养：将步骤1)中获得的一级种子接种至二级种子培养基中，经培养获得二级种子液，培养条件为：PH为6.9±0.1，温度为37±1℃，罐压为0.05-0.08mpa，当二级种子液OD562nm值升至0.7以上，二级种子培养结束，具体方法为：
1)设备通入蒸汽，温度至125-130℃，罐压至0.12～0.15MPa时，开始灭菌，灭菌1h。
2)物料经过配料溶解后进行连消灭菌，温度至125-130℃，进入二级罐做为二级种子培养基，灭菌时以仪表温度为准；一级种子达到移种条件按10％(体积比)接种量移种至二级种子罐，开始培养；PH控制在6.9±0.1，温度控制在37±1℃，根据时间调整进风流量通风比为1:0.9创造最适宜的生长条件。
3.发酵培养：将二级种子液接种至发酵培养基中，在PH为6.9±0.1，温度为37±1℃，罐压为0.05-0.08mpa条件下发酵，当发酵液体积达到发酵罐70％液位后，进行连放，连放的体积为发酵罐体积5％，然后继续流加糖液进行培养；具体方法为：
1)设备通入蒸汽，温度至125-130℃，罐压至0.12～0.15MPa时，开始灭菌，灭菌1h。
2)物料经过配料溶解后进行连消灭菌，温度至125-130℃，进入发酵罐做为发酵培养基，流加物料经过配料溶解后进行连消灭菌，温度至125-130℃，发酵培养过程中进行物料流加，灭菌时以仪表温度为准；PH控制在6.9±0.1，温度控制在37±1℃，根据时间调整进风流量最大进风量通风比为1:0.85，补糖流量范围1.0％-2.0％菌体创造最适宜的生长条件。
3)发酵液体积达到70％液位后，开启连放装置，连放5％罐内体积，第一次连放后，流加糖每小时按发酵液2％体积比流加，降低0.1％比例，流加糖每小时按1.9％发酵液体积比流加。当液位再次达到70％液位后，再降低0.1％比例，流加糖每小时按1.8％发酵液体积比流加，以此类推，直至放罐。所述流加糖液，为提取自玉米的葡萄糖制成的葡萄糖水溶液，其中葡萄糖质量浓度为50％，流加速度为罐内发酵液终体积的1.0％/小时。
4.当发酵液晶体析出或产酸达标后(不同氨基酸不同产酸水平)，回收发酵罐内的发酵液及步骤3)中连放出的发酵液，混合后提取获得相应的氨基酸。具体方法为：
1)发酵液预处理、膜过滤工序
首先调节发酵管内PH至5.0，给发酵液加温至60℃，抑制细菌生长，经过陶瓷膜滤膜为陶瓷膜氧化铝含量大于99％，通道外径30mm，通道内径4mm，膜孔径50nm过滤、去除菌体蛋白等杂质，为下道工序提供合格的清液物料。
2)蒸发、结晶工序
将经膜过滤滤出的澄清液进行浓缩，使其达到过饱和溶液，从而使苏氨酸晶体析出，已达到提纯苏氨酸的目的。浓缩条件为：真空度-0.08Mpa，温度70℃，浓缩至波美度24，并进行不同程度的调整，控制好出料液的浓度和温度。
3)离心分离工序
采用二次冷却结晶40℃以下的方法，一次冷却结晶物料经离心机在1000-1200r/min转速下离心12-18min，脱水除去大部分水份，同时把结晶液中杂质除掉。用离心机洗水可调节物料颜色，使物料外观浅白，把结晶颗粒上粘有杂质洗掉，保证苏氨酸的含量。
二次冷却结晶40℃以下的物料经立式板框压滤机压滤得到晶体，晶体经溶晶罐回收至清液储罐进行重新结晶使苏氨酸含量合格。
4)干燥工序
干燥工段运行好坏真接影响产品粒度及水份，同时干燥能力也直接限制产量。可利用热风机吹风从干燥机底部进入搅拌粉碎干燥室，在140℃条件下干燥，较大较湿的颗粒团在搅拌器的作用下被机械破碎，大颗粒破碎变成小颗粒，颗粒度较小的颗粒被旋转气流夹带上升，在上升过程中干燥成品，水含量逐渐降低，成品中其水分≤1％，140℃的蒸汽吹送同时可对干燥后物料进行筛选，除去粉尘，使其成品颗粒大小均一。
5)苏氨酸成品包装
提前准备所需规格包装袋，根据包装计量要求校准包装秤，烘干后的苏氨酸成品通过自动包装机定量称重后包装为成品苏氨酸。
实施例2.优化苏氨酸发酵的方法。
1)1.一级种子培养：将制备苏氨酸所用的菌种(购买自江苏澳创生物科技有限公司，菌株号为AC-1032)接种至一级种子培养基，经培养获得一级种子液；培养条件：PH为6.9±0.1，温度为37±1℃，罐压为0.05-0.08mpa，当一级种子液OD562值升至0.5以上，一级种子培养结束，具体方法为：将种子罐通入蒸汽，温度至125-130℃，罐压至0.12～0.15MPa时，开始空消灭菌，灭菌1h。
2)物料，即一级种子培养基，经过配料溶解后进行实消灭菌，温度至125-130℃，维持20-25分钟，灭菌时以仪表温度为准；
3)温度达到接种条件将菌种按0.04％(体积比)接种量接入一级种子罐，开始培养；PH控制在6.9±0.1，温度控制在37±1℃
根据时间调整进风流量通风比为1:0.9创造最适宜的生长条件。
2.二级种子培养：将步骤1)中获得的一级种子接种至二级种子培养基中，经培养获得二级种子液，培养条件为：PH为6.9±0.1，温度为37±1℃，罐压为0.05-0.08mpa，当二级种子液OD562值升至0.7以上，二级种子培养结束，具体方法为：
1)设备通入蒸汽，温度至125-130℃，罐压至0.12～0.15MPa时，开始灭菌，灭菌1h。
2)物料经过配料溶解后进行连消灭菌，温度至125-130℃，进入二级罐做为二级种子培养基，灭菌时以仪表温度为准；一级种子达到移种条件按10％(体积比)接种量移种至二级种子罐，开始培养；PH控制在6.9±0.1，温度控制在37±1℃，根据时间调整进风流量通风比为1:0.9创造最适宜的生长条件。
3.发酵培养：将二级种子液接种至发酵培养基中，在PH为6.9±0.1，温度为37±1℃，罐压为0.05-0.08mpa条件下发酵，当发酵液体积达到发酵罐70％液位后，进行连放，连放的体积为发酵罐体积10％，然后继续流加糖液进行培养；具体方法为：
1)设备通入蒸汽，温度至125-130℃，罐压至0.12～0.15MPa时，开始灭菌，灭菌1h。
2)物料经过配料溶解后进行连消灭菌，温度至125-130℃，进入发酵罐做为发酵培养基，流加物料经过配料溶解后进行连消灭菌，温度至125-130℃，发酵培养过程中进行物料流加，灭菌时以仪表温度为准；PH控制在6.9±0.1，温度控制在37±1℃，根据时间调整进风流量最大进风量通风比为1:0.85，补糖流量范围1.0％-2.0％菌体创造最适宜的生长条件。
3)发酵液体积达到75％液位后，开启连放装置，连放10％罐内体积，第一次连放后，流加糖每小时按发酵液2％体积比流加，降低0.1％比例，流加糖每小时按1.9％发酵液体积比流加。当液位再次达到70％液位后，再降低0.1％比例，流加糖每小时按1.8％发酵液体积比流加，以此类推，直至放罐。所述流加糖液，提取自玉米的葡萄糖制成的葡萄糖水溶液，其中葡萄糖质量浓度为55％，流加速度为罐内发酵液终体积的2.0％/小时。
4.当发酵液晶体析出或产酸达标后(不同氨基酸不同产酸水平)，回收发酵罐内的发酵液及步骤3)中连放出的发酵液，混合后提取获得相应的氨基酸。具体方法为：
1)发酵液预处理、膜过滤工序
首先调节发酵管内PH至5.5，给发酵液加温至60℃，抑制细菌生长，经过陶瓷膜滤膜为陶瓷膜氧化铝含量大于99％，通道外径30mm，通道内径4mm，膜孔径50nm过滤、去除菌体蛋白等杂质，为下道工序提供合格的清液物料。
2)蒸发、结晶工序
将经膜过滤滤出的澄清液进行浓缩，使其达到过饱和溶液，从而使苏氨酸晶体析出，已达到提纯苏氨酸的目的。浓缩条件为：真空度-0.090Mpa，温度85℃，浓缩至波美度30，并进行不同程度的调整，控制好出料液的浓度和温度。
3)离心分离工序
采用二次冷却结晶40℃以下的方法，一次冷却结晶物料经离心机在1000-1200r/min转速下离心12-18min，脱水除去大部分水份，同时把结晶液中杂质除掉。用离心机洗水可调节物料颜色，使物料外观浅白，把结晶颗粒上粘有杂质洗掉，保证苏氨酸的含量。
二次冷却结晶40℃以下的物料经立式板框压滤机压滤得到晶体，晶体经溶晶罐回收至清液储罐进行重新结晶使苏氨酸含量合格。
4)干燥工序
干燥工段运行好坏真接影响产品粒度及水份，同时干燥能力也直接限制产量。可利用热风机吹风从干燥机底部进入搅拌粉碎干燥室，在150℃条件下干燥，较大较湿的颗粒团在搅拌器的作用下被机械破碎，大颗粒破碎变成小颗粒，颗粒度较小的颗粒被旋转气流夹带上升，在上升过程中干燥成品，水含量逐渐降低，成品中其水分≤1％，150℃的蒸汽吹送同时可对干燥后物料进行筛选，除去粉尘，使其成品颗粒大小均一。
5)苏氨酸成品包装
提前准备所需规格包装袋，根据包装计量要求校准包装秤，烘干后的苏氨酸成品通过自动包装机定量称重后包装为成品苏氨酸。
以在发酵培养制备苏氨酸时未对发酵液进行连放制备氨基酸为对照，采用甲醛滴定方法检测，发酵液中苏氨酸含量相比于对照1可升高20g/L-30g/L，达到140-150g/L，发酵糖酸转化率升高3％-5％，高达60％，苏氨酸产量提升20％，结果如下表所示。
表1苏氨酸发酵优化方法相关指标检测
| 组别 | 发酵液中苏氨酸含量(g/L) | 糖酸转化率(％) |
| 实施例1 | 140 | 57 |
| 实施例2 | 150 | 60 |
| 对照组 | 120 | 54 |
实施例3.优化谷氨酸发酵的方法，重复实施例1，与实施例1的不同在于，本实施例所述谷氨酸发酵所用菌种为谷氨酸棒状杆菌，购买自江苏澳创生物科技有限公司，菌株号为XQ5121。
实施例4.优化谷氨酸发酵的方法，重复实施例2，与实施例2的不同在于，本实施例所述谷氨酸发酵所用菌种为谷氨酸棒状杆菌，购买自江苏澳创生物科技有限公司，菌株号为XQ5121。
以在发酵培养制备谷氨酸时未对发酵液进行连放制备氨基酸为对照，采用甲醛滴定方法检测，谷氨酸发酵的糖酸转化率相比于对照提高5％-7％，可达72％，谷氨酸产酸指标提高35g/L，达到190g/L，谷氨酸产量提升22％，结果如下表所示。
表2谷氨酸发酵优化方法相关指标检测
| 组别 | 发酵液中谷氨酸含量(g/L) | 糖酸转化率(％) |
| 实施例3 | 185 | 70 |
| 实施例4 | 190 | 72 |
| 对照组 | 155 | 65 |
Claims (10)
1.一种优化氨基酸发酵的方法，其特征在于，在利用菌种发酵生产氨基酸时，当发酵液体积达到发酵罐65％-75％液位后，对发酵液进行连放，连放体积为发酵罐体积的5％-10％，连放后继续添加糖液进行培养，收集发酵液经制备获得氨基酸。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述氨基酸为谷氨酸、苏氨酸、赖氨酸或色氨酸。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)一级种子培养：将制备氨基酸所用的菌种接种至一级种子培养基，经培养获得一级种子液；培养条件：pH为6.9±0.1，温度为37±1℃，罐压为0.05-0.08mpa；
2)二级种子培养：将一级种子培养至OD562nm至0.5以上后，接种至二级种子培养基中，经培养获得二级种子液，培养条件为：PH为6.9±0.1，温度为37±1℃，罐压为0.05-0.08mpa；
3)发酵培养：将二级种子液培养至OD562nm至0.7以上后，接种至发酵培养基中，在pH为6.9±0.1，温度为37±1℃，罐压为0.05-0.08mpa条件下发酵，当发酵液体积达到发酵罐65％-75％液位后，进行连放，连放的体积为发酵罐体积5％-10％，然后继续流加糖液进行培养；
4)当发酵液晶体析出或产酸达标后，回收发酵罐内的发酵液及步骤3)中连放出的发酵液，混合后提取获得相应的氨基酸。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤3)所述发酵液体积达到发酵罐65％-75％液位时，溶解氧含量低于40％，对发酵液进行连放。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤3)所述流加糖液，为葡萄糖水溶液，其中葡萄糖质量浓度为50-55％，流加速度为罐内发酵液终体积的(1.0％-2.0％)/小时。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤4)提取获得氨基酸是指将发酵液经过滤、浓缩至获得晶体，再经纯化、干燥后制备获得相应氨基酸。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述过滤所用的滤膜为陶瓷膜，其中氧化铝含量大于99％，通道外径30mm，通道内径4mm，膜孔径50nm。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述浓缩的条件为：真空度-0.08～-0.090Mpa，温度70-85℃，浓缩至波美度24-30。
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述纯化是指，先将晶体离心去除水分与杂质，获得一次冷却结晶，一次冷却结晶再经压滤得到晶体，将晶体经重结晶后制备获得相应的氨基酸。
10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述干燥是指140-150℃干燥至晶体水分≤1％。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111621530A (zh) * | 2020-07-02 | 2020-09-04 | 宝鸡阜丰生物科技有限公司 | 一种半连续发酵生产谷氨酸的方法及*** |
| CN112501221A (zh) * | 2020-12-14 | 2021-03-16 | 呼伦贝尔东北阜丰生物科技有限公司 | 一种提高苏氨酸糖酸转化率的方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008134937A1 (fr) * | 2007-04-29 | 2008-11-13 | Changchun Dacheng Industrial Group Company Limited | Procédé de production de cristaux d'acide glutamique |
| CN102533604A (zh) * | 2012-01-13 | 2012-07-04 | 中粮生物化学（安徽）股份有限公司 | 一种黄色短杆菌及其应用及发酵制备赖氨酸的方法 |
| CN102533890A (zh) * | 2012-01-13 | 2012-07-04 | 中粮生物化学（安徽）股份有限公司 | 一种赖氨酸的生产方法 |
| CN102533889A (zh) * | 2012-01-13 | 2012-07-04 | 中粮生物化学（安徽）股份有限公司 | 一种赖氨酸连续发酵的方法 |
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2019
- 2019-05-31 CN CN201910469562.3A patent/CN110129386A/zh active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008134937A1 (fr) * | 2007-04-29 | 2008-11-13 | Changchun Dacheng Industrial Group Company Limited | Procédé de production de cristaux d'acide glutamique |
| CN102533604A (zh) * | 2012-01-13 | 2012-07-04 | 中粮生物化学（安徽）股份有限公司 | 一种黄色短杆菌及其应用及发酵制备赖氨酸的方法 |
| CN102533890A (zh) * | 2012-01-13 | 2012-07-04 | 中粮生物化学（安徽）股份有限公司 | 一种赖氨酸的生产方法 |
| CN102533889A (zh) * | 2012-01-13 | 2012-07-04 | 中粮生物化学（安徽）股份有限公司 | 一种赖氨酸连续发酵的方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 王洪等: "结晶葡萄糖母液对赖氨酸发酵过程的影响", 《发酵科技通讯》 * |
| 鹿玉磊: "赖氨酸生产过程中的影响因素及其控制", 《生物技术世界》 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111621530A (zh) * | 2020-07-02 | 2020-09-04 | 宝鸡阜丰生物科技有限公司 | 一种半连续发酵生产谷氨酸的方法及*** |
| CN112501221A (zh) * | 2020-12-14 | 2021-03-16 | 呼伦贝尔东北阜丰生物科技有限公司 | 一种提高苏氨酸糖酸转化率的方法 |
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