一种利用棉籽饼粉水解液发酵l-谷氨酸的方法

一种利用棉籽饼粉水解液发酵l-谷氨酸的方法
【专利摘要】本发明涉及一种利用棉籽饼粉水解液发酵L-谷氨酸的方法，一种利用棉籽饼粉水解液发酵L-谷氨酸的方法，其特征在于：在L-谷氨酸发酵培养基中添加棉籽饼粉水解液，该棉籽饼粉水解液的氨基氮浓度为0.5-3.0％，所述的L-谷氨酸发酵培养基为温度敏感L-谷氨酸发酵培养基，所述棉籽饼粉水解液的添加量为15-25ml/l。它通过控制棉籽饼粉水解液的添加量，有效保证L-谷氨酸发酵顺利进行，棉籽饼粉水解液的利用不但拓宽了有机氮源资源而且降低了发酵成本，在发酵行业中有广阔的应用前景。
【专利说明】一种利用棉籽饼粉水解液发酵L-谷氨酸的方法

【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种利用棉籽饼粉水解液发酵L-谷氨酸的方法，属于发酵法生产氨 基酸的【技术领域】。

【背景技术】
[0002] 2012年我国生物发酵产业增长幅度放缓，产品总产量达2300万吨，同比增长 6. 0%，工业总产值达2700亿元以上，同比增长8%。其中，氨基酸、酶制剂、功能发酵制品行 业保持了两位数增长，与此同时行业目前面临的主要问题之一是受成本上升价格低迷影响 企业效益下滑，这就需要持续开展技术创新以应对成本的提升及市场的扩张。在发酵生产 过程中，需要大量有机氮源，它能够为菌体生长提供氮元素及必需的生长因子，一般来说发 酵培养基组成中以玉米浆最为重要，但是大量的工厂发酵生产结果显示，仅仅添加玉米浆 难以获得满意的发酵结果。主要原因在于菌体生长速度较慢，产酸速率低，发酵后期产酸能 力下降过快。研究发现在培养基中添加一定量的豆饼水解液可以有效的解决以上问题并被 逐渐应用于工业生产中。但是由于大豆价格偏高，豆饼水解液的价格也一直居于高位，制约 着企业的经济效益。因此寻求一种的来源广泛、价格低廉的新型有机氮源已然成为当务之 急。
[0003] 我国是棉花产业大国，年产棉约有1000万以上。棉籽经过工业加工利用后得到大 量的副产物棉籽饼粉。棉籽饼粉含有较丰富的蛋白质（30% -40% )，是重要的蛋白质资源， 具有价格低廉，来源广泛的优点，已经在饲料、发酵等行业中有所应用。棉籽饼粉中含有大 量的蛋白质，利用酸水解后其蛋白质分解为游离氨基酸，可促进菌体生长和发酵，十分适于 微生物发酵。本技术以棉籽饼粉水解液作为有机氮源，通过两种发酵方式（温度敏感法和 生物素亚适量法）发酵L-谷氨酸比较两种有机氮源对其发酵的影响，以期将棉籽饼粉水解 液作为廉价有机氮源可以应用于发酵生产中，以降低生产成本，在发酵行业中有一定的现 实意义。


【发明内容】

[0004] 本发明的目的是为了降低谷氨酸等发酵中发酵原料成本的问题，提供一种新型有 机氮源棉籽饼粉水解液应用于L-谷氨酸发酵中，采用添加不同浓度棉籽饼粉水解液的措 施，使其能适用于温度敏感发酵法和生物素亚适量发酵法两种方式发酵L-谷氨酸。
[0005] 本发明的目的是通过如下技术方案实现的：
[0006] -种利用棉籽饼粉水解液发酵L-谷氨酸的方法，在L-谷氨酸发酵培养基中添加 棉籽饼粉水解液，该棉籽饼粉水解液的氨基氮浓度为〇. 5-3. 0 %，所述的L-谷氨酸发酵培 养基为温度敏感L-谷氨酸发酵培养基，所述棉籽饼粉水解液的添加量为15-25ml/l。
[0007] -种利用棉籽饼粉水解液发酵L-谷氨酸的方法，在L-谷氨酸发酵培养基中添加 棉籽饼粉水解液，该棉籽饼粉水解液的氨基氮浓度为〇. 5-3. 0 %，所述的L-谷氨酸发酵培 养基为生物素亚适量L-谷氨酸发酵培养基，棉籽饼粉水解液的添加量为10ml/l。
[0008] 本发明的优点和有益效果为：
[0009] 1、本发明的发酵L-谷氨酸的方法，利用棉籽饼粉水解液作为发酵L-谷氨酸的有 机氮源，其原料来源十分广泛。我国目前每年约有1200万吨的棉籽产量，其中约有1000万 吨用于传统高温棉柏的生产，年产棉柏600万吨以上，因此原料来源十分广泛。棉籽饼粉 中含有大量的蛋白质，利用酸水解后其蛋白质分解为游离氨基酸，可促进菌体生长和发酵， 十分适于微生物发酵。通过对棉籽饼粉水解液中氨基氮和氨基酸进行分析，氨基氮含量为 0. 5-3. 0%，氨基酸种类丰富，总含量为60-180g/L。
[0010] 2、本发明的发酵L-谷氨酸的方法，提出了一种新型的、廉价的有机氮源棉籽饼粉 水解液，可促进菌体生长和发酵，十分适于微生物发酵，其在发酵领域中具有潜在的应用价 值。
[0011] 3、本发明的发酵L-谷氨酸的方法，采用棉籽饼粉水解液为有机氮源的两种L-谷 氨酸发酵方式（温度敏感法和生物素亚适量法）的方法。它通过控制棉籽饼粉水解液的添 加量，有利于促进L-谷氨酸积累和糖酸转化率提高，有效保证L-谷氨酸发酵顺利进行，棉 籽饼粉水解液的利用不但拓宽了有机氮源资源而且降低了发酵成本，在发酵行业中有广阔 的应用前景。

【具体实施方式】
[0012] 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：
[0013] 实施例1 :
[0014] ⑴、选用温度敏感L-谷氨酸菌株；
[0015] ⑵、制备发酵培养基：糖蜜20ml/L，玉米浆20ml/L，葡萄糖30g/L，棉籽饼粉水解液 20ml/L，MnS0 430mg/L，MgS042g/L，K2HP0330mg/L，FeS0 420mg/L，VH0. 3mg/L，VB0. 3mg/L ;其中， 棉籽饼粉水解液的氨基氮含量1. 6%。
[0016] ⑶、制备种子培养基：葡萄糖 30g/L，玉米楽 40ml/L，KH2P03lg/L，MgS040. 5g/L, MnS042. 5mg，FeS045mg/L，蛋氨酸 0· 5g/L，VHO. 3mg/L，VB10. 3mg/L，尿素 0· 05g/L。
[0017] ⑷、将菌种接入上述种子培养基，接种量为10%;在33°C、pH为6. 8-7. 2和溶氧为 20-30 %条件下于5L自动控制发酵罐中培养14-16h至对数期。
[0018] (5)、培养后菌种接入上述发酵培养基，接种量为20% ;在30L自动控制发酵罐中， 初始通气量2L/min，搅拌转速500r/min?800r/min，生长期和产酸期溶氧水平分别为20 % 和10 %左右，通过自动流加氨水控制pH在6. 7-7. 0, 33°C开始发酵，当Λ 0D为0. 4时将提 高温度至39°C，发酵至26h停止，维持发酵液中残糖质量浓度为5-15g/L，L-谷氨酸产量为 168g/L，糖酸转化率为68. 9 %。
[0019] 实施例2:
[0020] ⑴、选用温度敏感L-谷氨酸菌株；
[0021] ⑵、制备发酵培养基；糖蜜20ml/L，玉米浆20ml/L，葡萄糖30g/L，棉籽饼粉水解液 10ml/L，MnS0 430mg/L，MgS042g/L，K2HP0330mg/L，FeS0 420mg/L，VH0. 3mg/L，VB0. 3mg/L ;其中， 棉籽饼粉水解液的氨基氮含量1. 6%。
[0022] ⑶、制备种子培养基；葡萄糖 30g/L，玉米楽 40ml/L，KH2P03lg/L，MgS040. 5g/L， MnS042. 5mg，FeS045mg/L，蛋氨酸 0· 5g/L，VHO. 3mg/L，VB10. 3mg/L，尿素 0· 05g/L。
[0023] ⑷、将菌种接入上述种子培养基，接种量为10%;在33°C、pH为6. 8-7. 2和溶氧为 20-30 %条件下于5L自动控制发酵罐中培养14-16h至对数期。
[0024] (5)、培养后菌种接入上述发酵培养基，接种量为20% ;在30L自动控制发酵罐中， 初始通气量2L/min，搅拌转速500r/min?800r/min，生长期和产酸期溶氧水平分别为20 % 和10 %左右，通过自动流加氨水控制pH在6. 7-7. 0, 33°C开始发酵，当Λ 0D为0. 4时将提 高温度至39°C，发酵至26h停止，维持发酵液中残糖质量浓度为5-15g/L，L-谷氨酸产量为 152g/L，糖酸转化率为63. 2%。
[0025] 实施例3 :
[0026] ⑴、选用温度敏感L-谷氨酸菌株；
[0027] ⑵、制备发酵培养基；糖蜜20ml/L，玉米浆20ml/L，葡萄糖30g/L，棉籽饼粉水解液 30ml/L，MnS0 430mg/L，MgS042g/L，K2HP0330mg/L，FeS0 420mg/L，VH0. 3mg/L，VB0. 3mg/L ;其中， 棉籽饼粉水解液的氨基氮含量1. 6%。
[0028] ⑶、制备种子培养基；葡萄糖 30g/L，玉米楽 40ml/L，KH2P03lg/L，MgS040. 5g/L， MnS042. 5mg，FeS045mg/L，蛋氨酸 0· 5g/L，VHO. 3mg/L，VB10. 3mg/L，尿素 0· 05g/L。
[0029] ⑷、将菌种接入上述种子培养基，接种量为10%;在33°C、pH为6. 8-7. 2和溶氧为 20-30 %条件下于5L自动控制发酵罐中培养14-16h至对数期。
[0030] (5)、培养后菌种接入上述发酵培养基，接种量为20% ;在30L自动控制发酵罐中， 初始通气量2L/min，搅拌转速500r/min?800r/min，生长期和产酸期溶氧水平分别为20 % 和10 %左右，通过自动流加氨水控制pH在6. 7-7. 0, 33°C开始发酵，当Λ 0D为0. 4时将提 高温度至39°C，发酵至26h停止，维持发酵液中残糖质量浓度为5-15g/L，L-谷氨酸产量为 162g/L，糖酸转化率为66. 4 %。
[0031] 实施例4
[0032] ⑴、选用温度敏感L-谷氨酸菌株；
[0033] ⑵、制备发酵培养基；糖蜜20ml/L，玉米浆20ml/L，葡萄糖30g/L，棉籽饼粉水解液 40ml/L，MnS0 430mg/L，MgS042g/L，K2HP0330mg/L，FeS0 420mg/L，VH0. 3mg/L，VB0. 3mg/L ;其中， 棉籽饼粉水解液的氨基氮含量1. 6%。
[0034] ⑶、制备种子培养基；葡萄糖 30g/L，玉米楽 40ml/L，KH2P03lg/L，MgS040. 5g/L， MnS042. 5mg，FeS045mg/L，蛋氨酸 0· 5g/L，VHO. 3mg/L，VB10. 3mg/L，尿素 0· 05g/L。
[0035] ⑷、将菌种接入上述种子培养基，接种量为10%;在33°C、pH为6. 8-7. 2和溶氧为 20-30 %条件下于5L自动控制发酵罐中培养14-16h至对数期。
[0036] (5)、培养后菌种接入上述发酵培养基，接种量为20% ;在30L自动控制发酵罐中， 初始通气量2L/min，搅拌转速500r/min?800r/min，生长期和产酸期溶氧水平分别为20 % 和10 %左右，通过自动流加氨水控制pH在6. 7-7. 0, 33°C开始发酵，当Λ 0D为0. 4时将提 高温度至39°C，发酵至26h停止，维持发酵液中残糖质量浓度为5-15g/L，L-谷氨酸产量为 158g/L，糖酸转化率为63. 8 %。
[0037] 实施例5
[0038] ⑴、选用温度敏感L-谷氨酸菌株；
[0039] ⑵、制备发酵培养基；糖蜜20ml/L，玉米浆20ml/L，葡萄糖30g/L，棉籽饼粉水解液 50ml/L，MnS0430mg/L，MgS042g/L，K2HP0 330mg/L，FeS0420mg/L，VH0. 3mg/L，VB0. 3mg/L ;其中， 棉籽饼粉水解液的氨基氮含量1. 6%。
[0040] ⑶、制备种子培养基；葡萄糖 30g/L，玉米楽 40ml/L，KH2P03lg/L，MgS040. 5g/L， MnS042. 5mg，FeS045mg/L，蛋氨酸 0· 5g/L，VHO. 3mg/L，VB10. 3mg/L，尿素 0· 05g/L。
[0041] ⑷、将菌种接入上述种子培养基，接种量为10%;在33°C、pH为6. 8-7. 2和溶氧为 20-30 %条件下于5L自动控制发酵罐中培养14-16h至对数期。
[0042] (5)、培养后菌种接入上述发酵培养基，接种量为20% ;在30L自动控制发酵罐中， 初始通气量2L/min，搅拌转速500r/min?800r/min，生长期和产酸期溶氧水平分别为20 % 和10 %左右，通过自动流加氨水控制pH在6. 7-7. 0, 33 °C开始发酵，当Λ 0D为0. 4时将提 高温度至39°C，发酵至26h停止，维持发酵液中残糖质量浓度为5-15g/L，L-谷氨酸产量为 148g/L，糖酸转化率为62. 9 %。
[0043] 本发明实施例1与实施例2相比：实施例1中，L-谷氨酸产量提高9. 52%，糖酸 转化率提高8. 27%。本发明实施例1与实施例3相比：实施例1中，L-谷氨酸产量提高 3. 57%，糖酸转化率提高2. 18%。本发明实施例1与实施例4相比：实施例1中，L-谷氨酸 产量提高5. 95%，糖酸转化率提高7. 11%。本发明实施例1与实施例5相比：实施例1中， L-谷氨酸产量提高11. 90 %，糖酸转化率提高8. 71 %。
[0044] 其原因是实例2较实例1棉籽饼粉水解液添加量有所降低，使营养成分降低不利 于菌体生长，最终影响谷氨酸产量以及糖酸转化率；实例3、4、5较实例1棉籽饼粉水解液添 加量有所增加，使得菌体增长过快从而导致溶氧补给不足，乳酸和丙氨酸等代谢副产物大 量积累，最终影响谷氨酸产量以及糖酸转化率。
[0045] 实施例6 :
[0046] ⑴、选用生物素亚适量L-谷氨酸生产菌；
[0047] ⑵、制备发酵培养基；葡萄糖80g/L，玉米浆9ml/L，棉籽饼粉水解液10ml/L， Na2HP042. 8g/L，MgS04l. 8g/L，MnS042. 3mg/L，FeS042. Smg/UVBA 23mg/L，KCll. 3g/L。其中， 棉籽饼粉水解液的氨基氮含量1. 6%。
[0048] ⑶、制备种子培养基；葡萄糖25g/L，玉米浆33ml/L，尿素3g/L，Κ2ΗΡ0 42· 2g/L， MgS040 . 9g/L。
[0049] ⑷、将菌种接入上述种子培养基，接种量为10%，在33°C、pH为6. 8-7. 2和溶氧为 20-30 %条件下于5L自动控制发酵罐中培养3-4h至对数期。
[0050] (5)、培养后菌种接入上述发酵培养基，接种量为10%，在30L自动控制发酵罐中， 初始通气量2L/min，搅拌转速500r/min?800r/min，生长期和产酸期溶氧水平分别为20 % 和10 %左右，通过自动流加氨水控制pH在6. 7-7. 0, 33 °C开始发酵，每4h温度提高0. 5 °C， 发酵至26h停止，维持发酵液中残糖质量浓度为5-15g/L，L-谷氨酸产量为152g/L，糖酸转 化率为61. 9%。
[0051] 实施例7:
[0052] ⑴、选用生物素亚适量L-谷氨酸生产菌；
[0053] ⑵、制备发酵培养基；葡萄糖80g/L，玉米浆9ml/L，棉籽饼粉水解液5ml/L， Na2HP042. 8g/L，MgS04l. 8g/L，MnS042. 3mg/L，FeS042. 3mg/L，VBA 23mg/L，KC11. 3g/L。
[0054] ⑶、制备种子培养基；葡萄糖25g/L，玉米浆33ml/L，尿素3g/L，K2HP0 42. 2g/L， MgS040 . 9g/L。
[0055] ⑷、将菌种接入上述种子培养基，接种量为10%，在33°C、pH为6. 8-7. 2和溶氧为 20-30 %条件下于5L自动控制发酵罐中培养3-4h至对数期。
[0056] (5)、培养后菌种接入上述发酵培养基，接种量为10%，在30L自动控制发酵罐中， 初始通气量2L/min，搅拌转速500r/min?800r/min，生长期和产酸期溶氧水平分别为20 % 和10 %左右，通过自动流加氨水控制pH在6. 7-7. 0, 33 °C开始发酵，每4h温度提高0. 5 °C， 发酵至26h停止，维持发酵液中残糖质量浓度为5-15g/L，L-谷氨酸产量为142g/L，糖酸转 化率为57. 3%。
[0057] 实施例8 :
[0058] ⑴、选用生物素亚适量L-谷氨酸生产菌；
[0059] ⑵、制备发酵培养基；葡萄糖80g/L，玉米浆9ml/L，棉籽饼粉水解液15ml/L， Na2HP042. 8g/L，MgS04l. 8g/L，MnS042. 3mg/L，FeS042. 3mg/L，VBA 23mg/L，KC11. 3g/L。
[0060] ⑶、制备种子培养基；葡萄糖25g/L，玉米浆33ml/L，尿素3g/L，K2HP0 42. 2g/L， MgS040 . 9g/L。
[0061] ⑷、将菌种接入上述种子培养基，接种量为10%，在33°C、pH为6. 8-7. 2和溶氧为 20-30 %条件下于5L自动控制发酵罐中培养3-4h至对数期。
[0062] (5)、培养后菌种接入上述发酵培养基，接种量为10%，在30L自动控制发酵罐中， 初始通气量2L/min，搅拌转速500r/min?800r/min，生长期和产酸期溶氧水平分别为20 % 和10 %左右，通过自动流加氨水控制pH在6. 7-7. 0, 33 °C开始发酵，每4h温度提高0. 5 °C， 发酵至26h停止，维持发酵液中残糖质量浓度为5-15g/L，L-谷氨酸产量为146g/L，糖酸转 化率为58. 2%。
[0063] 实施例9 :
[0064] ⑴、选用生物素亚适量L-谷氨酸生产菌；
[0065] ⑵、制备发酵培养基；葡萄糖80g/L，玉米浆9ml/L，棉籽饼粉水解液25ml/L， Na2HP042. 8g/L，MgS04l. 8g/L，MnS042. 3mg/L，FeS042. 3mg/L，VBA 23mg/L，KC11. 3g/L。
[0066] ⑶、制备种子培养基；葡萄糖25g/L，玉米浆33ml/L，尿素3g/L，K2HP0 42. 2g/L， MgS040 . 9g/L。
[0067] ⑷、将菌种接入上述种子培养基，接种量为10%，在33°C、pH为6. 8-7. 2和溶氧为 20-30 %条件下于5L自动控制发酵罐中培养3-4h至对数期。
[0068] (5)、培养后菌种接入上述发酵培养基，接种量为10%，在30L自动控制发酵罐中， 初始通气量2L/min，搅拌转速500r/min?800r/min，生长期和产酸期溶氧水平分别为20 % 和10 %左右，通过自动流加氨水控制pH在6. 7-7. 0, 33 °C开始发酵，每4h温度提高0. 5 °C， 发酵至26h停止，维持发酵液中残糖质量浓度为5-15g/L，L-谷氨酸产量为138g/L，糖酸转 化率为55. 8%。
[0069] 实施例10 :
[0070] ⑴、选用生物素亚适量L-谷氨酸生产菌；
[0071] ⑵、制备发酵培养基；葡萄糖80g/L，玉米浆9ml/L，棉籽饼粉水解液35ml/L， Na2HP042. 8g/L，MgS04l. 8g/L，MnS042. 3mg/L，FeS042. 3mg/L，VBA 23mg/L，KC11. 3g/L。
[0072] ⑶、制备种子培养基；葡萄糖25g/L，玉米浆33ml/L，尿素3g/L，K2HP0 42. 2g/L，
【权利要求】
1. 一种利用棉籽饼粉水解液发酵L-谷氨酸的方法，其特征在于：在L-谷氨酸发酵 培养基中添加棉籽饼粉水解液，该棉籽饼粉水解液的氨基氮浓度为〇. 5-3. 0%，所述的 L-谷氨酸发酵培养基为温度敏感L-谷氨酸发酵培养基，所述棉籽饼粉水解液的添加量为 15-25ml/l。
2. -种利用棉籽饼粉水解液发酵L-谷氨酸的方法，其特征在于：在L-谷氨酸发酵培 养基中添加棉籽饼粉水解液，该棉籽饼粉水解液的氨基氮浓度为〇. 5-3. 0%，所述的L-谷 氨酸发酵培养基为生物素亚适量L-谷氨酸发酵培养基，棉籽饼粉水解液的添加量为10ml/ 1〇
【文档编号】C12P13/14GK104099382SQ201410265196
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2014年6月13日 优先权日:2014年6月13日
【发明者】陈宁, 梁静波, 温冰, 徐庆阳, 谢希贤, 张成林, 刘淑云 申请人:天津科技大学, 天津市工业微生物研究所有限公司