一种发酵制备赖氨酸的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种发酵制备赖氨酸的方法。
【背景技术】
[0002] 赖氨酸作为动物体的第一限制性氨基酸，不仅是合成蛋白质不可缺少的成分，而 且参与体内的能量代谢，能促进生长发育、增强免疫功能，并有提高中枢神经组织功能的作 用。
[0003] 由于纯赖氨酸在空气中难以结晶，易潮解,所以市场上的赖氨酸产品一般是以赖 氨酸盐酸盐的形式存在。
[0004] 赖氨酸主要是通过发酵法生产，在发酵过程中需要补充一定量的碳源和氮源，以 满足菌体生长和代谢生成赖氨酸的需要。无机氮源对于微生物的生长相当重要，尤其是铵 态氮是微生物的速效氮源。现有技术中通常采用硫酸铵配制发酵培养基，一般每升发酵培 养基中，硫酸铵的用量为20-40克，并且在发酵过程中一般单独流加硫酸铵作为赖氨酸发 酵的无机氮源，以保证发酵过程中发酵液中的氮的浓度为〇. 35-0. 8克/升。
[0005] 目前赖氨酸发酵液提取工艺普遍采用连续离交分离的方法提取赖氨酸,该方 法包括先将赖氨酸发酵液去除菌体，然后向赖氨酸清液中加入大量的浓硫酸调节pH为 1. 5-3. 0,然后用铵型阳离子交换树脂进行吸附交换，水洗涤以漂洗杂质，用稀氨水对赖氨 酸进行洗脱，洗脱下来的赖氨酸经浓缩、调节pH、结晶、烘干后得到赖氨酸成品。
[0006] 在现有的提取赖氨酸的工艺中，调节赖氨酸清液的pH时，需要消耗大量的硫酸， 用氨水洗脱时又要消耗大量的液氨，对树脂进行水洗涤的时候又会产生大量的废水，增加 了环保的负担，并造成了资源的浪费，而且在分离过程中会造成树脂破碎流失，对分离设备 性能要求高。此工艺路线长，原辅料消耗大，且产生大量难处理的废水，造成成本高，制约了 赖氨酸行业的发展。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的是克服现有技术中赖氨酸发酵液提取工艺的工艺路线长，原辅料消 耗大，且产生大量难处理的废水，成本高等缺陷，提供一种新的发酵制备赖氨酸的方法，采 用该方法发酵结束后收集得到的发酵液可缩短提取工艺路线，降低原辅料消耗，不产生废 水，降低提取成本。
[0008] 本发明的发明人在研究中意外发现，当在流加碳源和流加氯化铵的条件下进行发 酵培养，初始培养基中S042_的含量为10-16克/升时，发酵结束后收集得到的赖氨酸发酵 液去除菌体后直接浓缩结晶即可得到赖氨酸成品，不需要经过离子交换、脱氨等工序，且不 影响赖氨酸的生产能力。
[0009] 因此，为了实现上述目的，本发明提供了一种发酵制备赖氨酸的方法，其特征在 于，所述方法包括在生成赖氨酸的条件下，将赖氨酸发酵菌种接入赖氨酸发酵培养基中，在 流加碳源和流加氯化铵的条件下，进行发酵培养，初始培养基中S0,的含量为10-16克/ 升。
[0010] 优选地，所述流加碳源的量使发酵过程中发酵液中的还原性糖的浓度控制在5-10 克/升，所述流加氯化铵的量使发酵过程中发酵液中的氮的浓度控制在〇. 35-0. 8克/升。 [0011] 本发明提供的发酵制备赖氨酸的方法，发酵结束后收集得到的赖氨酸发酵液可去 除菌体后直接浓缩结晶得到赖氨酸成品，不需要经过离子交换、脱氨等工序，缩短了提取工 艺路线，降低了原辅料消耗，不产生废水，降低了提取成本，且不影响赖氨酸的生产能力。
[0012] 本发明的其他特征和优点将在随后的【具体实施方式】部分予以详细说明。
【具体实施方式】
[0013] 以下对本发明的【具体实施方式】进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体 实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
[0014] 本发明提供了一种发酵制备赖氨酸的方法，该方法包括在生成赖氨酸的条件下， 将赖氨酸发酵菌种接入赖氨酸发酵培养基中，在流加碳源和流加氯化铵的条件下，进行发 酵培养，初始培养基中S0 42_的含量为10-16克/升。
[0015] 本发明中，发酵培养基为本领域技术人员公知的概念，指微生物发酵所需的供微 生物生长和维持用的人工配制的养料，一般都含有碳水化合物、含氮物质、无机盐(包括微 量元素)以及维生素和水等。发酵液也为本领域技术人员公知的概念，指接入微生物菌株的 液体培养基(该液体培养基也即本发明中所称发酵培养基)，经过一段时间的培养后所得产 物。
[0016] 本发明中，初始培养基指的是接种前的发酵培养基。对于初始培养基，只要保证其 中S0,的含量为10-16克/升即可，对于其他成分和含量无特殊要求，可以采用本领域常用 的赖氨酸发酵培养基的常规组分和用量，例如，可以用淀粉质原料糖化清液、糖蜜、玉米浆、 硫酸铵、磷酸氢二钾、硫酸镁、苏氨酸、蛋氨酸和谷氨酸等配制发酵培养基。根据本发明，硫 酸铵和硫酸镁的用量使初始培养基中S0 42_的含量为10-16克/升，硫酸铵和硫酸镁的重量 比为1:0. 01-0. 03,除了硫酸铵和硫酸镁以外的各原料的用量可以在很大范围内改变，优选 情况下，每升发酵培养基中，淀粉质原料糖化清液的用量可以为40-60克，糖蜜的用量可以 为30-50克，玉米浆(干重为20-50重量％)的用量可以为20-40克，磷酸氢二钾的用量可以 为0. 5-1. 5克，苏氨酸的用量可以为0. 1-0. 3克，蛋氨酸的用量可以为0. 1-0. 3克，谷氨酸 的用量可以为0.2-0. 4克。
[0017] 本发明中，对于流加碳源和流加氯化铵的量无特殊要求，可以采用本领域常规的 流加量，例如，流加碳源的量使发酵过程中发酵液中的还原性糖的浓度控制在5-10克/升， 流加氯化铵的量使发酵过程中发酵液中的氮的浓度控制在〇. 35-0. 8克/升。
[0018] 此处"流加碳源的量使发酵过程中发酵液中的还原性糖的浓度控制在5-10克/ 升，流加氯化铵的量使发酵过程中发酵液中的氮的浓度控制在0. 35-0. 8克/升"是指通过 控制流加碳源和流加氯化铵的速度来使在整个发酵培养过程中培养基中还原性糖的浓度 维持在5-10克/升，使培养基中氮的浓度维持在0. 35-0. 8克/升。
[0019] 本发明中，发酵液中氮的浓度以铵根离子的浓度表示时，氮的浓度控制在 0. 35-0. 8克/升，则铵根离子的浓度控制在0. 5-1. 0克/升。
[0020] 发酵过程就其本质来说是由微生物参与的生物化学反应过程，因此微生物细胞的 数量、状态、代谢情况对产物的生物合成有着重要的影响。菌体浓度的大小对发酵产物的产 率有着重要的影响。理论上菌体浓度越大，产物的产量也越大，但是菌体浓度过高会产生 其他影响，如营养物质消耗过快，发酵液中的营养成分发生明显的改变，如有毒物质的积累 等，这些可能改变菌体的代谢途径。因此，本发明中，以接种后且流加碳源和流加氯化铵之 前的发酵培养基为基准，赖氨酸发酵菌种的接种量优选为12-18体积％。
[0021] 本领域技术人员应该理解的是，赖氨酸发酵菌种在被接种至发酵培养基中之前， 采用常规方法将赖氨酸发酵菌种经过种子罐培养，在种子罐培养的培养程度可以通过取样 显微镜镜检、OD (optical density)值测定对产赖氨酸微生物的生长进行观察，当通过上 述方法观察菌体形态正常、测定OD值达到0. 75以上时停止培养，将此时种子罐中的种子液 称为成熟种子液。然后再将成熟种子液接入发酵培养基中。因此，本发明中，赖氨酸发酵菌 种的接种量为12-18体积％，指的是接入发酵培养