专利名称：利用豆粕的酸处理产物的l－赖氨酸发酵法的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于L-赖氨酸的发酵方法，其使用谷氨酸棒状杆菌作为发酵的微生物和豆粕的酸水解产物作为有机氮源，其特征在于当制备培养基时，将豆粕的酸水解产物的pH值调节至预定水平，以便改善L-赖氨酸发酵的生产率。
背景技术：
L-赖氨酸是一种基本氨基酸并用作家畜饲料、食品添加剂和制药原料。尤其是，在2004年L-赖氨酸保持了家畜饲料添加剂多达约700,000吨的市场总量。因此，可以理解，L-赖氨酸是大规模的生物工艺学产物。最近，作为家畜饲料添加剂的L-赖氨酸每年以8～10％的需求增加。此外，由于中国正经历经济的迅速增长并且对家畜排泄物的限制变得越来越严格，预期L-赖氨酸的市场会经历迅速的扩张。因此，需要通过技术研究和开发发酵方法以及在其中所使用的菌株来改善L-赖氨酸产品的国际竟争能力。
目前，L-赖氨酸是利用碳源、氮源和矿物作为培养基的原料通过直接发酵方法工业生产的。在培养基的组成元素中，氮源(例如，酵母膏、胨、玉米浆和豆粕水解产物)已经被集中用于它们的种类和加工的研究，以便节约成本。此外，已知氮源具有大量的空间用于下文中的改进。
同时，豆粕是指从大豆回收大豆油后而剩余的便宜副产品。这种豆粕在用蛋白酶或酸例如盐酸或硫酸水解后而用于培养基中。存在用于这种酸解的两种类型的工艺。
韩国专利公开第1996-0017840号披露了通过用蛋白酶处理豆粕而获得的豆粕水解产物的应用。用于豆粕酸解的方法也是已知的。这些方法的一个实例包括以下步骤将酸加入到豆粕中，使该混合物在110～120℃的高温下反应10～24h；冷却反应混合物；以及提供合成产物作为在滤出固体后的培养基原料。
上述使用酶用于豆粕水解的方法是相对稳定的方法。然而，其显著的限制在用于L-赖氨酸工业生产的实际应用中。例如，大多数工业发酵工厂使用连续消毒器，用于对培养基消毒，并需要多个用于完成基本步骤的管道。然而，通过含有多种缩氨酸或非水解蛋白固体的酶而获得豆粕水解产物，其可以发生鳞状(scale)沉积，从而引起严重的问题。
同时，虽然由于硫酸或盐酸的处理，上述酸解方法需要耐酸设备，但其确保了由于豆粕完全水解而带来的工艺稳定性。因此，一部分氨基酸产品公司，包括Ajinomoto Co.，使用这种豆粕的水解产物。
发明内容
技术问题因此，作出了本发明以解决现有技术中出现的上述问题。本发明的一个目的是提供一种用于制备L-赖氨酸的方法，其通过谷氨酸棒状杆菌或埃希氏大肠杆菌(E.coli)产生L-赖氨酸和豆粕的酸水解产物，以便获得更高的发酵生产率。
在研究了豆粕酸水解产物的优点后，本申请人发现当制备培养基时，通过将豆粕预形成的酸水解产物的pH值调节至预定水平可以改善发酵生产率，使得微生物更有效地利用豆粕的水解产物、其它养分和矿物。这是一个在现有技术中尚未知晓的新技术方案。
技术方案根据本发明的一个方面，提供了一种通过谷氨酸棒状杆菌或埃希氏大肠杆菌产生L-赖氨酸和豆粕的酸水解产物而改善L-赖氨酸的发酵生产率的方法。根据本发明的另一个方面，提供了一种由上述增加发酵生产率的方法获得的培养产物而生产L-赖氨酸的方法。
在下文中，将通过参照所附的实施例而更加详细地解释本发明的特征和优点。
有益效果如上所述，本发明涉及一种利用豆粕的酸水解产物作为有机氮源而用于L-赖氨酸发酵的方法。根据本发明，当制备培养基时，与其它pH值相比，将豆粕水解产物的pH值调节到pH值为2～4，可以分别将L-赖氨酸的发酵水平和每糖产率增加至少8％和至少7％。
图1示例性说明了用于制备豆粕的酸水解产物的流程；以及图2是示出豆粕水解产物的pH值对L-赖氨酸发酵的影响图。
具体实施例方式
实施例1豆粕的酸水解产物的制备在40～50℃下通过将8％或更多的总含氮量以及50％或更多的非纯化蛋白含量的脱脂豆粕溶解在作为溶剂的工艺水中而制备10～20％(w/v)浓度的豆粕溶液。用调节到最终浓度的20～30％的硫酸处理豆粕溶液，然后通过将其加热到110～120℃而使混合物进一步热处理5～10min。接着，将经硫酸处理和热处理的豆粕溶液冷却到50～60℃，并用具有150～200目的滤网过滤。将所得滤液用作在以下发酵试验中所使用的培养基的原料(参见图1)。
这里，L-赖氨酸的浓度通过HPLC(高效液相色谱法)测定，在培养基中的细胞数量通过在3,000rpm下离心分离15min而加以确定。必要时，通过Bertrand方法定量确定当量数。
实施例2根据豆粕的酸水解产物的pH值比较L-赖氨酸的发酵生产率由实施例1获得的豆粕的酸水解产物在振荡培养箱中用产L-赖氨酸的微生物进行种子培养(烧瓶)，其是由申请人以KFCC11043的序列号保藏的菌株，并在5L的小发酵罐中进行种子培养。然后，在30L发酵罐中进行发酵试验。以补料分批发酵方式完成以下试验，其中在培养期间加入额外的糖和添加剂。
1)用于种子培养的培养基成分和条件(烧瓶)将糖50g/L、胨10g/L、酵母膏10g/L、KH2PO41.5g/L、MgSO4·7H2O 0.5g/L、尿素5g/L和生物素50μg/L(在消毒之前，pH值为7.0)在30～32℃、220rpm下培育20～25小时。
2)用于种子培养的培养基成分和条件(5L发酵罐)将糖70g/L、酵母膏5g/L、(NH4)2SO410g/L、KH2PO41.0g/L、MgSO4·7H2O 0.5g/L、生物素300μg/L、硫胺·HCl1,000μg/L、烟酰胺2,000μg/L、泛酸500μg/L、以及消泡剂3ml/L在30～32℃、pH值为7.0～7.3下(通过气态氨调节)用450～600rpm的搅拌速度和0.5～1vvm(空气体积/培养基体积/分钟)的通气速度培育20～25小时。
3)用于发酵试验的培养基成分和条件(30L发酵罐)将糖165g/L、糖蜜(作为还原糖)165g/L、豆粕的酸水解产物30g/L(用NaOH溶液制备成不同的pH值)、(NH4)2SO450g/L、KH2PO42.0g/L、MgSO4·7H2O1.5g/L、FeSO4·7H2O 50mg/L、MnSO4·5H2O 50mg/L、生物素300μg/L、硫胺·HCl1,000μg/L、烟酰胺2,000μg/L、泛酸500μg/L、以及消泡剂3ml/L在30～33℃、pH值为7.0～7.3下(通过气态氨调节)用450～600rpm的搅拌速度和0.5～1vvm的通气速度培育。
用下面表1所示的不同pH值制备豆粕的酸水解产物，然后用作在上面描述的条件下的培养基的原料。
结果，与传统的方法在将pH值调节至7.0或其它值下进行的试验相比，当将豆粕的水解产物的pH值调节至2～4时，其可以分别使L-赖氨酸的发酵水平和每糖产率增加至少8％和至少7％(参见图2)。
表1豆粕的酸水解产物的pH值对发酵的影响
工业实用性如上所述，本发明对于食品工业是非常有用的，与其它pH值相比，由于将豆粕的酸水解产物的pH值调节到2～4使得其可以分别将L-赖氨酸的发酵水平和每糖产率增加至少8％和至少7％。
权利要求
1.一种利用豆粕的酸水解产物作为有机氮源的L-赖氨酸的发酵方法，其特征在于，当制备培养基时，将豆粕水解产物的pH值调节到2～4。
2.由根据权利要求1所述的方法而获得的培养产物用于生产L-赖氨酸的方法。
全文摘要
本申请公开了一种利用豆粕的酸水解产物作为有机氮源的L－赖氨酸的发酵方法。所述方法包括在制备培养基之前，将豆粕的酸水解产物的pH值调节到2～4。与其它pH值相比，这种经调节的pH值分别使L－赖氨酸的发酵水平和每糖产率增加至少8％和至少7％。
文档编号C12P13/00GK1977048SQ200580021620
公开日2007年6月6日 申请日期2005年7月5日 优先权日2004年7月5日
发明者李在元, 李秉汉, 辛铉哲, 金得会, 许英涉, 徐海昌 申请人:Cj株式会社