一種發(fā)酵制備賴氨酸的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種發(fā)酵制備賴氨酸的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 賴氨酸作為動物體的第一限制性氨基酸，不僅是合成蛋白質(zhì)不可缺少的成分，而 且參與體內(nèi)的能量代謝，能促進(jìn)生長發(fā)育、增強(qiáng)免疫功能，并有提高中樞神經(jīng)組織功能的作 用。
[0003] 由于純賴氨酸在空氣中難以結(jié)晶，易潮解,所以市場上的賴氨酸產(chǎn)品一般是以賴 氨酸鹽酸鹽的形式存在。
[0004] 賴氨酸主要是通過發(fā)酵法生產(chǎn)，在發(fā)酵過程中需要補(bǔ)充一定量的碳源和氮源，以 滿足菌體生長和代謝生成賴氨酸的需要。無機(jī)氮源對于微生物的生長相當(dāng)重要，尤其是銨 態(tài)氮是微生物的速效氮源?，F(xiàn)有技術(shù)中通常采用硫酸銨配制發(fā)酵培養(yǎng)基，一般每升發(fā)酵培 養(yǎng)基中，硫酸銨的用量為20-40克，并且在發(fā)酵過程中一般單獨流加硫酸銨作為賴氨酸發(fā) 酵的無機(jī)氮源，以保證發(fā)酵過程中發(fā)酵液中的氮的濃度為〇. 35-0. 8克/升。
[0005] 目前賴氨酸發(fā)酵液提取工藝普遍采用連續(xù)離交分離的方法提取賴氨酸,該方 法包括先將賴氨酸發(fā)酵液去除菌體，然后向賴氨酸清液中加入大量的濃硫酸調(diào)節(jié)pH為 1. 5-3. 0,然后用銨型陽離子交換樹脂進(jìn)行吸附交換，水洗滌以漂洗雜質(zhì)，用稀氨水對賴氨 酸進(jìn)行洗脫，洗脫下來的賴氨酸經(jīng)濃縮、調(diào)節(jié)pH、結(jié)晶、烘干后得到賴氨酸成品。
[0006] 在現(xiàn)有的提取賴氨酸的工藝中，調(diào)節(jié)賴氨酸清液的pH時，需要消耗大量的硫酸， 用氨水洗脫時又要消耗大量的液氨，對樹脂進(jìn)行水洗滌的時候又會產(chǎn)生大量的廢水，增加 了環(huán)保的負(fù)擔(dān)，并造成了資源的浪費，而且在分離過程中會造成樹脂破碎流失，對分離設(shè)備 性能要求高。此工藝路線長，原輔料消耗大，且產(chǎn)生大量難處理的廢水，造成成本高，制約了 賴氨酸行業(yè)的發(fā)展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中賴氨酸發(fā)酵液提取工藝的工藝路線長，原輔料消 耗大，且產(chǎn)生大量難處理的廢水，成本高等缺陷，提供一種新的發(fā)酵制備賴氨酸的方法，采 用該方法發(fā)酵結(jié)束后收集得到的發(fā)酵液可縮短提取工藝路線，降低原輔料消耗，不產(chǎn)生廢 水，降低提取成本。
[0008] 本發(fā)明的發(fā)明人在研究中意外發(fā)現(xiàn)，當(dāng)發(fā)酵培養(yǎng)的初始培養(yǎng)基中S0,的含量為 0. 8-4. 8克/升，流加的氮源為硫酸銨和氯化銨，流加硫酸銨的量使發(fā)酵過程中發(fā)酵液的OD 值為0. 01-0. 3時，發(fā)酵液中SO廣的含量為1-5克/升；發(fā)酵液的OD值為0. 3-0. 85時，發(fā) 酵液中S0,的含量為3-10克/升；發(fā)酵液的OD值為0. 85以上時，發(fā)酵液中S0,的含量 為1-8克/升時，發(fā)酵結(jié)束后收集得到的賴氨酸發(fā)酵液去除菌體后直接濃縮結(jié)晶即可得到 賴氨酸成品，不需要經(jīng)過離子交換、脫氨等工序，且不影響賴氨酸的生產(chǎn)指標(biāo)。
[0009] 因此，為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種發(fā)酵制備賴氨酸的方法，所述方法包 括在生成賴氨酸的條件下，將賴氨酸發(fā)酵菌種接入賴氨酸發(fā)酵培養(yǎng)基中，在流加碳源和流 加氮源的條件下，進(jìn)行發(fā)酵培養(yǎng)，其特征在于，初始培養(yǎng)基中SO,的含量為0. 8-4. 8克/升， 流加的氮源為硫酸銨和氯化銨，流加硫酸銨的量使發(fā)酵過程中發(fā)酵液的OD值為0. 01-0. 3 時，發(fā)酵液中SO廣的含量為1-5克/升；發(fā)酵液的OD值為0. 3-0. 85時，發(fā)酵液中SOf的 含量為3-10克/升；發(fā)酵液的OD值為0. 85以上時，發(fā)酵液中SOf的含量為1-8克/升。 [0010] 優(yōu)選地，所述流加碳源的量使發(fā)酵過程中培養(yǎng)基中的還原性糖的濃度控制在5-10 克/升，所述流加氮源的量使發(fā)酵過程中培養(yǎng)基中的氮的濃度控制在〇. 35-0. 8克/升。 [0011] 本發(fā)明提供的發(fā)酵制備賴氨酸的方法，發(fā)酵結(jié)束后收集得到的賴氨酸發(fā)酵液可去 除菌體后直接濃縮結(jié)晶得到賴氨酸成品，不需要經(jīng)過離子交換、脫氨等工序，縮短了提取工 藝路線，降低了原輔料消耗，不產(chǎn)生廢水，降低了提取成本，且不影響賴氨酸的生產(chǎn)指標(biāo)。
[0012] 本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點將在隨后的【具體實施方式】部分予以詳細(xì)說明。
【具體實施方式】
[0013] 以下對本發(fā)明的【具體實施方式】進(jìn)行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的具體 實施方式僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。
[0014] 本發(fā)明提供了一種發(fā)酵制備賴氨酸的方法，該方法包括在生成賴氨酸的條件下， 將賴氨酸發(fā)酵菌種接入賴氨酸發(fā)酵培養(yǎng)基中，在流加碳源和流加氮源的條件下，進(jìn)行發(fā)酵 培養(yǎng)，初始培養(yǎng)基中S0 42_的含量為0. 8-4. 8克/升，流加的氮源為硫酸銨和氯化銨，流加硫 酸銨的量使發(fā)酵過程中發(fā)酵液的(?(optical density)值為0. 01-0. 3時，發(fā)酵液中S042_的 含量為1-5克/升；發(fā)酵液的OD值為0. 3-0. 85時，發(fā)酵液中S0,的含量為3-10克/升； 發(fā)酵液的OD值為0. 85以上時，發(fā)酵液中SO廣的含量為1-8克/升。
[0015] 本發(fā)明中，發(fā)酵培養(yǎng)基為本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的概念，指微生物發(fā)酵所需的供微 生物生長和維持用的人工配制的養(yǎng)料，一般都含有碳水化合物、含氮物質(zhì)、無機(jī)鹽(包括微 量元素)以及維生素和水等。發(fā)酵液也為本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的概念，指接入微生物菌株的 液體培養(yǎng)基(該液體培養(yǎng)基也即本發(fā)明中所稱發(fā)酵培養(yǎng)基)，經(jīng)過一段時間的培養(yǎng)后所得產(chǎn) 物。
[0016] 本發(fā)明中，初始培養(yǎng)基指的是接種前的發(fā)酵培養(yǎng)基。對于初始培養(yǎng)基，只要保證其 中S0,的含量為0. 8-4. 8克/升即可，對于其他成分和含量無特殊要求，可以采用本領(lǐng)域常 用的賴氨酸發(fā)酵培養(yǎng)基的常規(guī)組分和用量，例如，可以用淀粉質(zhì)原料糖化清液、糖蜜、玉米 漿、硫酸銨、磷酸氫二鉀、硫酸鎂、蘇氨酸、蛋氨酸和谷氨酸等配制發(fā)酵培養(yǎng)基。根據(jù)本發(fā)明， 硫酸銨和硫酸鎂的用量使初始培養(yǎng)基中S0 42_的含量為0. 8-4. 8克/升，硫酸銨和硫酸鎂的 重量比為1:0. 01-0. 03,除了硫酸銨和硫酸鎂以外的各原料的用量可以在很大范圍內(nèi)改變， 優(yōu)選情況下，每升發(fā)酵培養(yǎng)基中，淀粉質(zhì)原料糖化清液的用量可以為40-60克，糖蜜的用量 可以為30-50克，玉米漿(干重為20-50重量％)的用量可以為20-40克，磷酸氫二鉀的用量 可以為0. 5-1. 5克，蘇氨酸的用量可以為0. 1-0. 3克，蛋氨酸的用量可以為0. 1-0. 3克，谷 氨酸的用量可以為〇. 2-0. 4克。
[0017] 本發(fā)明的發(fā)明人經(jīng)過大量實驗研究發(fā)現(xiàn)，在本發(fā)明的發(fā)酵培養(yǎng)基的基礎(chǔ)上，在接 種后Oh開始以0. 8-l. 3g/L*h的速度流加硫酸按，流加的時間為3h ;在接種后3h開始以 0. 1-0. 3g/L*h的速度流加硫酸銨，流加的時間為15h ;在接種后18h開始以0-0. 03g/L*h的 速度流加硫酸銨，流加的時間為30h，可以使發(fā)酵過程中發(fā)酵液的OD值為0. 01-0. 3時，發(fā) 酵液中SOf的含量為1-5克/升；發(fā)酵液的OD值為0. 3-0. 85時，發(fā)酵液中SOf的含量為 3-10克/升；發(fā)酵液的OD值為0. 85以上時，發(fā)酵液中S042_的含量為1-8克/升。
[0018] 本發(fā)明中，對于流加碳源和流加氮源的量無特殊要求，可以采用本領(lǐng)域常規(guī)的流 加量，例如，流加碳源的量使發(fā)酵過程中發(fā)酵液中的還原性糖的濃度控制在5-10克/升，流 加氮源的量使發(fā)酵過程中發(fā)酵液中的氮的濃度控制在〇. 35-0. 8克/升。
[0019] 此處"流加碳源的量使發(fā)酵過程中發(fā)酵液中的還原性糖的濃度控制在5-10克/ 升，流加氮源的量使發(fā)酵過程中發(fā)酵液中的氮的濃度控制在〇. 35-0. 8克/升"是指通過控 制流加碳源和流加氮源的速度來使在整個發(fā)酵培養(yǎng)過程中培養(yǎng)基中還原性糖的濃度維持 在5-10克/升，使培養(yǎng)基中氮的濃度維持在0. 35-0. 8克/升。
[0020] 本發(fā)明中，發(fā)酵液中氮的濃度以銨根離子的濃度表示時，氮的濃度控制在 0. 35-0. 8克/升，則銨根離子的濃度控制在0. 5-1. 0克/升。
[0021] 本發(fā)明中，可以通過控制流加氯化銨的量使發(fā)酵過程中發(fā)酵液中的氮的濃度控制 在 0.35-0. 8 克 / 升。