一种发酵生产苯丙氨酸的工艺的制作方法

本发明属于微生物发酵，具体涉及一种发酵生产苯丙氨酸的工艺。

背景技术：

1、苯丙氨酸(l-phenylalanine)是一种重要的药品和食品化学品的中间体，参与合成动物体内重要的神经递质与激素，在医药、食品领域均有广泛应用。

2、作为一种抗癌药物的载体，苯丙氨酸可将抗癌药物导入肿瘤位置，在抑制肿瘤增长的同时又可大幅降低药物毒副作用。此外，苯丙氨酸也是低热量甜味剂阿斯巴甜的主要合成原料。近年来，随着肿瘤药物及甜味剂阿斯巴甜的市场需求不断增加，苯丙氨酸供应也在逐年增长，这对苯丙氨酸的工业生产提出了更高的要求。此前，苯丙氨酸生产方法主要分为化学合成法、酶法以及微生物发酵法。近年来，由于化学合成法及酶法生产成本高昂、材料来源有限及环境污染严重等问题，苯丙氨酸主要生产方法已发展为相对经济环保的微生物发酵法。

3、但是，我国目前发酵法生产苯丙氨酸技术条件不成熟，产酸能力及转化率不高，从而导致发酵法生产苯丙氨酸成本较高，因此，迫切需要新的技术突破和生产工艺，在提高苯丙氨酸的产酸能力及转化率的同时降低生产成本。

4、对于生产l-苯丙氨酸的发酵菌株：谷氨酸棒杆菌cicc20909，申请人于2022年9月份在中国工业微生物菌种保藏管理中心(cicc)进行了保藏，可以通过商业途径获得，购买网址为http://m.china-cicc.org/search/？classtype＝0&keyword＝20909。

技术实现思路

1、本发明提供一种发酵生产苯丙氨酸的工艺，通过驯化发酵菌株，优化培养基和发酵配方及控制参数，提升菌种产酸速率，提高苯丙氨酸产量。本发明工艺可控制程度高，投入成本小，且精准控制发酵过程，避免造成发酵失控和成本增加，同时降低了劳动强度，整个生产过程简单易操作。

2、本发明是通过如下技术方案来实现的。

3、一种发酵生产苯丙氨酸的工艺，其特征在于，所述工艺包括如下步骤：

4、步骤1)将驯化种子液按5-15％的量接入到含有发酵培养基的发酵罐中进行发酵，控制温度30-33℃、罐压0.04-0.06mpa、ph 6.5-7.0、搅拌转速200-400rpm，发酵时间为24h，得到发酵液1；

5、步骤2)向发酵液1中流加葡萄糖溶液控制残糖为0.5％，流加葡萄糖溶液的标志时间为底糖低于0.3％，发酵时间为24-36h，得到发酵液2。

6、进一步地，

7、所述驯化种子液的制备方法为：

8、将活化后的谷氨酸棒杆菌cicc 20909接入驯化培养基中，控制ph 5.0、压力0.05mpa、溶氧控制为30％，培养12h；

9、继续降低ph到4.0，其他条件不变，培养培养12h；

10、继续降低ph到3.0，其他条件不变，培养培养12h。

11、优选地，

12、所述发酵培养基组分包括：葡萄糖40g/l，七水硫酸镁3g/l，磷酸二氢钾1g/l，磷酸氢二钾1g/l，硫酸铵5g/l，柠檬酸钠1g/l，谷氨酸钠1g/l，玉米浆20g/l，富马酸0.5g/l，l-酪氨酸0.5g/l。

13、优选地，

14、所述葡萄糖溶液的浓度大于400g/l。

15、优选地，

16、所述高盐驯化培养基的组分包括：葡萄糖25g/l，七水硫酸镁2g/l，磷酸二氢钾0.6g/l，磷酸氢二钾0.6g/l，硫酸铵2g/l，柠檬酸钠0.5g/l，谷氨酸钠0.2g/l，酵母膏8g/l，氯化钠10-20g/l。

17、优选地，

18、所述步骤2)中的发酵时间为36h。

19、优选地，

20、所述高盐驯化培养基的组分包括：葡萄糖25g/l，七水硫酸镁2g/l，磷酸二氢钾0.6g/l，磷酸氢二钾0.6g/l，硫酸铵2g/l，柠檬酸钠0.5g/l，谷氨酸钠0.2g/l，酵母膏8g/l，氯化钠20g/l。

21、优选地，

22、所述葡萄糖溶液的浓度为500g/l。

23、本发明的技术方案具有以下突出优点及独特性：

24、本发明通过对出发菌株进行耐酸和耐渗透压驯化，提高了菌株的活力，避免菌株因为局部微环境的高酸度和高渗透压的条件下导致的活力下降，延长了发酵时间，提高了苯丙氨酸的发酵产率。

25、本发明通过流加糖方式，达到精准控制发酵过程中残糖值，葡萄糖摄入量对苯丙氨酸发酵具有重要意义，糖浓度过高，不但会使其产量下降，反而增加了生产成本；糖浓度过低，则会抑制菌株生产能力，使其不能发挥最大作用。本发明采用流加糖方式，使其发酵过程中降低代谢副产物积累，从而进一步提高苯丙氨酸的产率，同时降低生产成本。

技术特征：

1.一种发酵生产苯丙氨酸的工艺，其特征在于，所述工艺包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述驯化种子液的制备方法为：

3.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述发酵培养基组分包括：葡萄糖40g/l，七水硫酸镁3g/l，磷酸二氢钾1g/l，磷酸氢二钾 1g/l，硫酸铵5g/l，柠檬酸钠1g/l，谷氨酸钠1g/l，玉米浆20g/l，富马酸0.5g/l，l-酪氨酸0.5g/l。

4.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述葡萄糖溶液的浓度大于400g/l。

5.根据权利要求2所述的工艺，其特征在于，所述高盐驯化培养基的组分包括：葡萄糖25g/l，七水硫酸镁2g/l，磷酸二氢钾0.6g/l，磷酸氢二钾 0.6g/l，硫酸铵2g/l，柠檬酸钠0.5g/l，谷氨酸钠0.2g/l，酵母膏8g/l，氯化钠10-20g/l。

6.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述步骤 2）中的发酵时间为36h。

7.根据权利要求5所述的工艺，其特征在于，所述高盐驯化培养基的组分包括：葡萄糖25g/l，七水硫酸镁2g/l，磷酸二氢钾0.6g/l，磷酸氢二钾 0.6g/l，硫酸铵2g/l，柠檬酸钠0.5g/l，谷氨酸钠0.2g/l，酵母膏8g/l，氯化钠20g/l。

8.根据权利要求4所述的工艺，其特征在于，所述葡萄糖溶液的浓度为500g/l。

技术总结
本发明属于微生物发酵技术领域，公开了一种发酵生产苯丙氨酸的工艺，将菌种接入种子培养基进行培养，通过驯化、优化培养基和培养条件得到种子液，接种到发酵罐中进行发酵，并在发酵过程中流加糖，得到高产酸发酵液。本发明通过在发酵的过程中向发酵液中多批次流加糖，降低了发酵过程中代谢副产物积累，提高了苯丙氨酸的产量。

技术研发人员：冯世红,张宗华,王飞,刘福玲,韩富江
受保护的技术使用者：新疆阜丰生物科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13