一种微生物培养基及其在提高微生物生产谷氨酰胺能力中的应用的制作方法

本发明涉及微生物，尤其涉及一种微生物培养基及其在提高微生物生产谷氨酰胺能力中的应用。

背景技术：

1、l-谷氨酰胺(l-glutamine)是一种中性条件必需氨基酸，又名2,5-二氨基-5-氧代戊酸，化学式为c5h10n2o3，分子量为146.15，等电点5.65。l-谷氨酰胺为白色斜方晶体或结晶性粉末，无臭，有微甜味，结晶状态较为稳定，溶于水，但难溶于甲醇、乙醇和苯等有机溶剂。l-谷氨酰胺经常被用作治疗受伤和胃溃疡的药物和营养补充剂。在微生物中，l-谷氨酰胺作为氨基供体在细胞的氮运输中发挥重要作用，并广泛参与一些重要化合物如氨基酸、核苷酸、嘌呤和嘧啶的生物合成。此外，它还被补充到动物饲料中，以提高生长动物的肠道免疫力。l--谷氨酰胺经常被用于治疗胃溃疡，腹泻等疾病。

2、l-谷氨酰胺的生产方法包括化学合成、酶催化和微生物发酵法三种。化学合成法是l-谷氨酸经过酰化后获得；酶催化是以nh4+和谷氨酸为原料，经过谷氨酰胺合成酶的催化获得；微生物发酵法是以葡萄糖为底物，经过菌株转化成l-谷氨酰胺。化学合成所使用的原料对环境污染较大且生产成本较高；酶催化方式中所使用的酶、atp和l-谷氨酸的价格较为昂贵；微生物发酵法成本低廉、低碳环保，符合可持续发展的需要。

技术实现思路

1、本发明提供一种微生物培养基及其在提高微生物生产谷氨酰胺能力中的应用，用以解决现有技术中谷氨酰胺较低的缺陷，显著提高现有生产谷氨酰胺的转化率。

2、第一方面，本发明提供一种微生物培养基，包括：

3、表面活性剂和海藻素；

4、其中，所述表面活性剂在微生物培养基中的添加量为1％～2％；

5、所述表面活性剂和所述海藻素的质量比为1：(1～5)。

6、目前l-谷氨酰胺的生产主要采用发酵法，根据发酵过程可分为长菌期和产酸期。两个阶段的转化一般是通过ph定位来实现。l-谷氨酰胺的合成途径包括糖酵解途径(emp)、磷酸戊糖途径(hmp)、三羧酸循环(tca)、乙醛酸循环和伍德-沃克曼反应(co2的固定反应)，l-谷氨酰胺对葡萄糖的理论转化率为54.15％，但实际转化率与理论水平还有较大差距，杂酸过高是导致l-谷氨酰胺产量和转化率较低的主要原因。其中，n-乙酰谷氨酰胺是l-谷氨酰胺发酵液中的主要杂酸。n-乙酰谷氨酰胺积累原因分析可能是由于谷氨酰胺外排不及时导致进一步乙酰化。

7、本发明采用表面活性剂改变微生物细胞膜的通透性，方便代谢产物更快地运输至细胞外，减少其对于菌体的抑制作用，但是表面活性剂会使菌体生长受到抑制，本发明进一步复配表面活性剂和海藻素，海藻素能够提高菌株的生长效率，同时也可以降低表面活性剂对菌体的影响，从而有利于提升微生物生产l-谷氨酰胺的产量。

8、进一步地，所述表面活性剂为吐温-40。

9、进一步地，所述表面活性剂的质量百分含量为1～1.5％；和/或，所述海藻素的质量百分含量为1％～3％。

10、进一步地，还包括：葡萄糖、csl、znso4、(nh4)2so4、糖蜜、kh2po4、k2hpo4、nah2po4、cuso4、mgso4和mnso4。

11、进一步地，还包括：

12、葡萄糖70-100g/l，csl45-50 g/l，znso40.4-2mg/ml，(nh4)2so43-5％，糖蜜0.5-2％，kh2po4 2-5％，k2hpo4 2-5％，nah2po4 0.15-0.3％，cuso4 0.7-2mg/ml，mgso4 0.05-0.08％，mnso4 8-11mg/ml。

13、第二方面，本发明提供一种提高微生物生产谷氨酰胺能力的方法，包括：

14、采用所述的微生物培养基对所述微生物进行发酵培养。

15、进一步地，所述发酵培养的条件为：温度30～33℃、通气量10～20l/min、转速500r/min～800r/min；在0～9h，溶氧控制为20％，ph控制为6.8～7.3；9h以后，ph控制为5.5～6.0、溶氧控制在10～20％、残糖控制在2～4g/l。

16、进一步地，在所述发酵培养之前，还包括种子培养，所述种子培养过程中，采用的种子培养基包括：

17、葡萄糖35～40g/l，玉米浆40～60ml/l，尿素3～5g/l，kh2po4·3h2o 1.50-2.0g/l，feso4·7h2o 0.01-0.02g/l，mnso4·h2o0.01～0.02g/l，mgso4·7h2o 0.40～0.50g/l、海藻素1～2％。

18、进一步地，所述种子培养是将微生物接种至所述种子培养基中31～34℃，180～220rpm处理。

19、进一步地，全过程用氨水来控制溶液的ph。

20、本发明进一步提供所述的微生物培养基在提高微生物生产谷氨酰胺能力中的应用。

21、进一步地，所述微生物为可以生产谷氨酰胺的微生物，优选为corynebacteriumglutamicum。

22、本发明具备如下有益效果：

23、胞内谷氨酰胺过高对胞内谷氨酰胺合成酶的活性有抑制作用，导致谷氨酰胺的合成受到限制，同时还会有利于其衍生物的合成，导致转化率较低。本发明采用表面活性剂改变微生物细胞膜的通透性，方便代谢产物更快地运输至细胞外，减少其对于菌体的抑制作用，但是表面活性剂本身会对菌体造成抑制作用，难以有效提高谷氨酰胺的产量。本发明进一步复合表面活性剂和海藻素，海藻素有效解除表面活性剂的抑制作用，进一步提高谷氨酰胺的转化效率，这在谷氨酰胺生产领域具有重要意义。

技术特征：

1.一种微生物培养基，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的微生物培养基，其特征在于，所述表面活性剂为吐温-40。

3.根据权利要求1或2所述的微生物培养基，其特征在于，所述表面活性剂的质量百分含量为1％～1.5％；和/或，所述海藻素的质量百分含量为1％～3％。

4.根据权利要求3所述的微生物培养基，其特征在于，还包括：

5.一种提高微生物生产谷氨酰胺能力的方法，其特征在于，包括：

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述发酵培养的条件为：温度30～33℃、通气量10～20l/min、转速500r/min～800r/min；在0～9h，溶氧控制为20％，ph控制为6.8～7.3；9h以后，ph控制为5.5～6.0、溶氧控制在10～20％、残糖控制在2～4g/l。

7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，在所述发酵培养之前，还包括种子培养，所述种子培养过程中，采用的种子培养基包括：

8.权利要求1-4任一项所述的微生物培养基在提高微生物生产谷氨酰胺能力中的应用。

9.根据权利要求8所述应用，其特征在于，所述微生物为可以生产谷氨酰胺的微生物，优选为棒杆菌。

技术总结
本发明涉及微生物技术领域，尤其涉及一种微生物培养基及其在提高微生物生产谷氨酰胺能力中的应用。所述微生物培养基包括：表面活性剂和海藻素；其中，所述表面活性剂在微生物培养基中的添加量为1％～2％；所述表面活性剂和所述海藻素的质量比为1：(1～5)。本发明采用表面活性剂改变微生物细胞膜的通透性，方便代谢产物更快地运输至细胞外，减少其对于菌体的抑制作用。同时，本发明在表面活性剂的基础上复合海藻素，解除表面活性剂对于菌体的抑制作用，进一步提高谷氨酰胺的转化效率，这在谷氨酰胺生产领域具有重要意义。

技术研发人员：史荣超,李必金,张顺雪,赵津津,李岩
受保护的技术使用者：廊坊梅花生物技术开发有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/24