专利名称：利用甜菜碱提高谷氨酸温度敏感突变株发酵产酸率的制作方法
利用甜菜碱提高谷氨酸温度敏感突变株发酵产酸率技术领域：
本发明涉及一种利用甜菜碱提高谷氨酸温度敏感型突变株发酵产率的新工艺，属于发酵法生产氨基酸的技术领域。背景技术：
目前，全世界谷氨酸产量在200万吨以上。2008年中国谷氨酸产量已达150万吨，产量高居世界首位。我国已成为世界谷氨酸及味精生产中心。从技术上看，我国以淀粉为原料的生产工艺，其主要技术经济指标已进入世界先进行列。由于技术水平不断提高，生产成本大幅度下降。然而，我国的谷氨酸生产企业目前却面临着严峻的考验一方面是市场容量不断扩大，谷氨酸及味精出口量不断增大，另一方面是在我国粮食短缺的现状下，随着原辅材料、能源价格的逐年上涨，相应的谷氨酸生产成本也有较大的提高，造成谷氨酸生产利润偏低。 目前我国发酵法生产L-谷氨酸的生产水平与国际同行业尚有差距。目前国际上采用低糖流加技术，以甘蔗糖蜜为原料强制发酵生产谷氨酸，产酸率达13% 15%，糖酸转化率达50 % 60 % ;用淀粉水解糖强制发酵生产谷氨酸，产酸率达16 % ，糖酸转化率达65% ;而我国味精行业目前多以淀粉水解糖或甜菜糖蜜为原料，采用生物素亚适量法发酵生产谷氨酸，平均产酸率10. 3%，平均糖酸转化率58. 5% 。 采用谷氨酸温度敏感突变株进行强制发酵，是目前国际上谷氨酸发酵的主流。由
于其发酵控制方式与我国现行的采用生物素亚适量法发酵生产谷氨酸的方式完全不同，在
利用其发酵生产谷氨酸时，不需要控制生物素亚适量，仅需通过物理方式(变换温度)就可
完成谷氨酸生产菌由生长型细胞向产酸型细胞的转变，从而避免了因原料的影响而造成产
酸不稳定的现象，发酵稳定且粗放，发酵周期短，设备利用率高。另外，由于在采用谷氨酸温
度敏感突变株强制发酵过程中不存在生物素亚适量问题，生物素可以大过量，从而可以强
化体内C02固定反应，提高谷氨酸对糖的转化率，达到高产酸、高转化率的目的。 甜菜碱是在甜菜糖蜜中发现的季铵型生物碱，是细胞代谢中间产物，具有提供甲
基、调节细胞内渗透压、促进脂肪代谢和蛋白质合成等作用。微生物细胞都需要稳定的甲基
供体， 一般认为细胞培养需要甲基供体。 甜菜碱的分子量不大，并有3个活性甲基，在分子内部正负电荷也已得到中和，因此它是高效的甲基供体。因此，甜菜碱可作为细胞内胱氨酸向蛋氨酸转变的甲基供体，具有替代蛋氨酸的供甲基效能，因而具有节约蛋氨酸的作用，能使细胞中粗蛋白质含量、RNA含量和RNA/DNA比率显著升高。 甜菜碱作为细胞内一种重要的渗透压缓冲物质，能防止细胞中离子浓度的激变。当细胞内渗透压激变时，如外部渗透压升高时，细胞开始产生或吸收甜菜碱以维持正常的渗透压的平衡，同时防止细胞水分的流出和盐分的入侵。
发明内容:本发明采用在培养基中添加一定量的甜菜碱的方法来提高L-谷氨酸
温度敏感突变株发酵生产过程的产率。此方法只需要在初始发酵培养基中添加适量的甜菜碱或磷酸盐甜菜碱就可以实现L-谷氨酸产酸率的大幅提高，适合于工业化生产。
本发明的目的是通过如下技术方案实现的 本发明提供的一种提高L-谷氨酸发酵产率的方法，其特征是利用现有谷氨酸温
3度敏感突变株，在现有L-谷氨酸发酵培养基中添加甜菜碱或磷酸盐甜菜碱，使其在培养基
中的浓度均为0. 01 10g/L，优选0. 05 7. 5g/L，更优选0. 1 15g/L。 本发明根据在谷氨酸温度敏感突变株发酵过程中，甜菜碱可作为菌体甲基供体、
调节菌体细胞内渗透压、促进细胞内脂肪代谢和蛋白质合成等，具有剌激菌体生长、促进
产酸等作用，因而可通过在L-谷氨酸发酵培养基中添加甜菜碱的方法提高谷氨酸生产菌
L-谷氨酸发酵产率。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明作进一步的说明，所举之例并不限制本发明的保护范围 实施例1 : 采用的菌株为谷氨酸棒杆菌、黄色短杆菌等谷氨酸温度敏感突变株；培养基为在现有普遍采用的发酵培养基[葡萄糖18%、玉米浆2%、1%504*711200. 15%、K2HP04 0 . 45%、MnS04 0 . 00 0 3%、 FeS04 0 . 00 0 3%、 VB1 0. 00004% ]中添加0. lg/L甜菜碱；培养方法将菌种接入种子培养基[葡萄糖2. 5%、玉米浆3%、 K2HP04 3H20 0. 3%、 MgS04 7H20 0. 1%、0. 0002%、FeS04 0 . 00 0 2%、VB1 0. 00002% ，尿素0. 055% ]中，接种量为10X;在30。C、pH为7. 0和溶氧为20%条件下于5L自动控制发酵罐中培养12h至对数期，按10%的接种量接入含有发酵培养基的30L自动控制发酵罐中，控制初始培养温度为30°C，当发酵液稀释20倍浓度0062。 值为0. 35时，在5分钟内提高温度至37t:培养，通入适当空气，调节适当搅拌转速，采用分阶段供氧模式控制溶氧0 10h为20 % ， 10 32h为5 % ，通过自动流加氨水控制pH在7. 0 7. 2，通过流加适量泡敌消泡，并通过流加浓度为800g/L的葡萄糖溶液将残糖控制在1.5%，发酵至32h停止。放罐时，L-谷氨酸的产量为195. Og/L，糖酸转化率为61.5%。分别比对照实验(L-谷氨酸产量为180. 0g/L，糖酸转化率为60.0X)提高了8. 3%和2. 5%。
实施例2: 采用的菌株为谷氨酸棒杆菌、黄色短杆菌等谷氨酸温度敏感突变株；培养基为在现有普遍采用的发酵培养基(同实施例1)中添加2. Og/L甜菜碱；培养方法同实施例1。放罐时，L-谷氨酸的产量为207. 0g/L，糖酸转化率为63.6X，分别比对照实验(L-谷氨酸产量为180. Og/L，糖酸转化率为60.0% )提高了 15.0%和6.0%。
实施例3: 采用的菌株为谷氨酸棒杆菌、黄色短杆菌等谷氨酸温度敏感突变株；培养基为在现有普遍采用的发酵培养基(同实施例1)中添加7. 5g/L甜菜碱；培养方法同实施例1。放罐时，L-谷氨酸的产量为214. 3g/L，糖酸转化率为63.9%，分别比对照实验(L-谷氨酸产量为180. Og/L，糖酸转化率为60. 0% )提高了 19. 1%和6. 5%。
实施例4: 采用的菌株为谷氨酸棒杆菌、黄色短杆菌等谷氨酸温度敏感突变株；培养基为在现有普遍采用的发酵培养基(同实施例1)中添加15g/L甜菜碱；培养方法同实施例1。放罐时，L-谷氨酸的产量为205. 0g/L，糖酸转化率为61.7X，分别比对照实验(L-谷氨酸产量为180. Og/L，糖酸转化率为60.0% )提高了 13. 9%和2.8%。
权利要求
一种提高L-谷氨酸发酵产率的新工艺，其主要步骤为采用谷氨酸温度敏感突变株经发酵获得L-谷氨酸，其特征在于，在现有发酵培养基中添加甜菜碱或磷酸盐甜菜碱，使其在培养基中的浓度均为0.01～15g/L。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征是其中所说的甜菜碱的浓度为0. 05 7. 5g/L。
3. 根据权利要求1所述的方法，其特征是其中所说的甜菜碱的浓度为0. 1 15g/L。
全文摘要
一种利用甜菜碱提高谷氨酸温度敏感突变株发酵产酸率的新工艺。本发明涉及一种利用温度敏感突变株发酵生产L-谷氨酸的改进方法。本发明根据甜菜碱在谷氨酸发酵过程中具有提供甲基、调节菌体细胞内渗透压、促进菌体脂肪代谢和蛋白质合成等作用，可提高菌体内酶活，促进菌体生长，实现谷氨酸在发酵液中的更大程度蓄积从而提高产率的原理，采用在发酵培养基中添加甜菜碱或磷酸盐甜菜碱的方法，来有效提高L-谷氨酸发酵产率。
文档编号C12R1/13GK101705262SQ20091022894
公开日2010年5月12日 申请日期2009年12月3日 优先权日2009年12月3日 公开号200910228945.8
发明者刘淑云, 徐庆阳, 谢希贤, 陈宁, 魏伟 申请人:天津科技大学 被以下专利引用 (1),