一种用放线杆菌微氧发酵产丙酮酸的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及丙酮酸制备领域，具体涉及一种用放线杆菌微氧发酵产丙酮酸的方 法。
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【背景技术】
[0003] 丙酮酸（/yrwFate)，又称2-氧代丙酸、a-酮基丙酸或乙酰基甲酸，是最重要的a_氧代羧酸之一。丙酮酸在生物能量代谢中具有十分重要的作用，在无氧分解下有各种变 化形式，如肌肉产生乳酸、酵母的酒精发酵和植物组织在无氧状态下生成乳酸或乙醇等，而 所有形成丙酮酸的反应途径是完全相同的，并且在有氧状态下分解，通过三羧酸循环被完 全氧化。可以认为这是获得能量最有效的途径。在这个意义上，丙酮酸位于无氧分解和有 氧分解的交界点上，是极为重要的中间产物。丙酮酸还是合成多种化合物的前体，用途极为 广泛，如：（1)制药工业：用于酶法合成L-色氨酸、L-酪氨酸、L-多巴；合成L-半胱氨酸、 L-亮氨酸、维生素B6和B12等；与乳酸、锂构成人工胰脏；作为体外传感器测定葡萄糖的 含量。（2)生化研究：用于伯醇及仲醇的检定；转氨酶的测定；脂肪族胺的显色剂等。（3)农 用化学品：合成乙烯系聚合物、氢化阿托酸、谷物保护剂等多种农药的起始原料。（4)细胞 培养：与乳酸组成抗氧化剂，降低对细胞的伤害；是动物细胞培养的重要底物。（5)食品工 业：GB2760-1996规定为酸味添加剂。近年来由于在减肥上有特效而受到西方消费者青睐。
[0004] 目前生产丙酮酸的方法主要有酒石酸脱水脱羧法、乳酸催化氧化法、羟酯丙酮法、 电化学合成法、乳酸乙酯空气氧化法、生物发酵法以及酶转化法。国内生产丙酮酸酸的厂家 主要有浙江台州兴业化工厂等少数十几家企业，年生产能力约1000吨，而且主要使用的 是落后的酒石酸法。资料显示能直接产生丙酮酸的菌种主要有以下各属：（1)细菌及放线 菌：也//?<9^9办<3<^6?/'(不动杆菌属），5^办0/7力_77/?7?(裂裙菌属），万/^6?/'0办 <3<^6?/'(肠杆菌属）， (肠球菌属(埃希氏菌属(假单抱菌属）；（2)酵 母菌：iteAa/yf與Fees(德巴利酵母属），(假丝酵母属），(酵母属)， (球拟酵母属）等。
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【发明内容】
[0006] 针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种用放线杆菌微氧发酵产丙酮酸 的方法，发酵工艺简单，产率高。
[0007] 为解决现有技术问题，本发明采取的技术方案： 一种用放线杆菌微氧发酵产丙酮酸的方法，以产琥珀酸放线杆菌知ciBm)为菌株在微氧环境下发酵产丙酮酸。
[0008] 上述用放线杆菌微氧产丙酮酸的方法，包括以下步骤： 步骤1，配种子培养基、发酵培养基、碳源补料罐培养液； 步骤2,对发酵罐、碳源补料罐、种子培养基、发酵培养基、碳源补料罐培养液以及血清 瓶进行灭菌处理； 步骤3,取灭菌后的血清瓶，接入种子培养基，通入C02后再接入产琥珀酸放线杆菌摇床 培养后作为发酵菌种； 步骤4,在灭菌后的发酵罐接入发酵培养基，通入气体，再按照接种量体积比为3~10% 接入发酵菌种后，通过调控通气量、搅拌转速、初糖浓度和补糖浓度，改变进气成分和pH调 节剂发酵30~72h得丙酮酸，发酵全程pH为6. 5~7. 5,温度为35~40°C。
[0009] 作为优选的是，所述步骤1的种子培养基成分包括：葡萄糖，酵母膏，玉米浆， NaHC03,NaH2P04 ? 2H20,K2HP04 ? 3H20,pH7. 0 ;发酵培养基成分包括：葡萄糖，酵母膏，玉米 浆，乙酸钠，KH2P04,MgCl2 ? 6H20,CaCl2,NaCl，Na2HP04 ? 12H20,NaH2P04 ? 2H20,pH7. 0 ;碳源 补料培养液：葡萄糖、蔗糖、淀粉糖化液、糖蜜或木质纤维素水解液。
[0010] 作为优选的是，所述步骤4的进气成分为空气或者C02和空气的混合气，所述通气 量为 1~3vvm。
[0011] 作为进气成分的优选是，所述C02和空气的混合气的体积比为1:5、1:3或1:1。
[0012] 作为优选的是，所述搅拌转速为50~500r/min，所述发酵培养基的体积为 0? 05?50000L。
[0013] 作为优选的是，所述产琥珀酸放线杆菌为产琥珀酸放线杆菌NJ113或产琥珀酸放 线杆菌130Z。
[0014] 作为优选的是，所述pH调节剂为碳酸钠、碳酸钾、碳酸镁、氢氧化钠、氢氧化钾或 氢氧化镁中的一种或者多种。
[0015] 作为优选的是，所述发酵培养基中糖为葡萄糖、蔗糖、淀粉糖化液、糖蜜或木质纤 维素水解液中任一种。
[0016] 作为优选的是，所述步骤4的初糖浓度为30~150g/L，补糖浓度为30g/L。
[0017] 有益效果 本发明利用野生型放线杆菌进行丙酮酸发酵，菌株稳定，发酵方式简便新颖，发酵工艺 简单，单位菌株丙酮酸产率高，缩短了发酵周期，为微生物发酵法生产丙酮酸的工业化提供 了简单经济的发酵工艺。
【具体实施方式】
[0018] 下面的实施例可使本专业技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本 发明。
[0019] 实施例1 一种用放线杆菌微氧发酵产丙酮酸的方法，包括以下步骤： 步骤1，配种子培养基、发酵培养基、碳源补料罐培养液，配方如下： 种子培养基（g?L_〇:葡萄糖10 (分消），酵母膏5,玉米浆5,NaHC03 10,NaH2P04 ? 2H20 9. 6,K2HP04 ? 3H20 15. 5,pH7. 0 ; 发酵培养基（g*L，：葡萄糖40(分消），酵母膏10,玉米浆10,乙酸钠1.36，KH2P04 3，MgCl2 ? 6H20 0? 2,CaCl2 0? 2,NaCl1，Na2HP04 ? 12H20 0? 31，NaH2P04 ? 2H20 1. 6,pH7. 0 ; 碳源补料罐培养液（g?L，：葡萄糖750 ; 步骤2,取发酵罐、碳源补料罐、种子培养基、发酵培养基、碳源补料罐培养液以及 100ml的血清瓶在121°C下灭菌15分钟，备用； 步骤3,取灭菌后的血清瓶，接入20ml的种子培养基，通入C02，再接入产琥珀酸放线 杆菌NJ113,摇床37°C转速为180rpm/min下培养10小时，作为发酵菌种； 步骤4,将灭菌后的发酵罐接入600ml的发酵培养基，利用储气罐控制空气的通气量为 1vvm，搅拌转速为200r/min，按照接种量为10% (v/v)接入发酵菌种，初糖浓度为50g/L， 当培养基糖耗完，使用碳源补料罐一次性添加糖，使糖浓度达到30g/L，全程使用碳酸钠控 制口!1为6.5，发酵温度：371：，发酵7211结束。
[0020] 实施例2 步骤1至步骤3同实施例1，其中碳源补料罐培养液为200g/