一種發(fā)酵法生產(chǎn)l-2-氨基丁酸的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及微生物發(fā)酵技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種發(fā)酵法生產(chǎn)L-2-氨基丁酸的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]2-氨基丁酸是抑制人體神經(jīng)信息傳遞的天然氨基酸，也是一種重要的化工原料和醫(yī)藥中間體，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于藥物合成，如抗結(jié)核藥物鹽酸乙胺丁醇的合成，L-2-氨基丁酸液是合成新型抗癲癇藥左乙拉西坦的主要生產(chǎn)原料。
[0003]受技術(shù)和成本的限制，我國L-2-氨基丁酸的產(chǎn)量不能滿足國內(nèi)和外貿(mào)出口的需求。L-2-氨基丁酸的制備方法已有化學(xué)法和生物方法，Jeffery E A等利用汞電極在氨水或氯化銨溶液中電催化還原其相應(yīng)的酮式氨基酸(或氨基酸的鈉鹽)的方法，制備了2-氨基丁酸，產(chǎn)率僅為48%，且有副產(chǎn)物谷氨酸生成;BabievskiiKK等將硝酸乙酯、乙醛和異丁酸的反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)催化加氫后制備了 2-氨基丁酸，產(chǎn)率依然較低，也有副產(chǎn)物蘇氨酸生成。李斌等人發(fā)明了一種L-2-氨基丁酸的生物制備法，其以L-蘇氨酸為原料、使L-蘇氨酸在水中、在蘇氨酸脫氨酶和具有亮氨酸脫氫酶和輔酶再生功能的全細(xì)胞的催化作用下，在溫度15°C-50°(:下攪拌反應(yīng)得到L-2-氨基丁酸。傳統(tǒng)的化學(xué)法不論是有機(jī)合成或化學(xué)拆分均因生產(chǎn)成本高而失去競(jìng)爭(zhēng)力。生物方法中因酶催化方法制備方法效率相對(duì)較高，但仍存在操作繁瑣，原料昂貴，生產(chǎn)成本過高的問題。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明的目的是為解決上述技術(shù)問題的不足，提供一種發(fā)酵法生產(chǎn)L-2-氨基丁酸的方法，該方法效率高，成本低，易于產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。
[0005]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題，所提供的技術(shù)方案是:一種發(fā)酵法生產(chǎn)L-2-氨基丁酸的方法，包括以下步驟:
(1)、將菌種接入種子罐中，在以下條件下進(jìn)行培養(yǎng):培養(yǎng)溫度33°C_37°C，ph為6.5-7.5，溶氧控制在15%以上，移種OD為9-25，得到成熟的菌種；
(2)、將成熟的菌種接入發(fā)酵罐中，在以下條件下進(jìn)行培養(yǎng):通過液體深層通風(fēng)發(fā)酵，發(fā)酵前期，即培養(yǎng)至15h前，通過微孔過濾除菌技術(shù)，向發(fā)酵培養(yǎng)基中一次性投入終濃度為0.1至0.3mmol/L的IPTG(異丙基-β-D-硫代半乳糖苷)，或者通過流加技術(shù)，在15h前將所需量的IPTG添加完畢，發(fā)酵過程溫度兩階控制，發(fā)酵前期控制溫度在34-37 V，待菌體生長至對(duì)數(shù)中期時(shí)，調(diào)整溫度到30-33°C培養(yǎng)；
(3)、發(fā)酵結(jié)束后，發(fā)酵液液先經(jīng)過陶瓷膜除菌，再過2-4Kd分子量的超濾膜，并經(jīng)活性炭脫色，采用732性離子交換樹脂吸附并用氨水洗脫，蒸發(fā)濃縮得到L-2-氨基丁酸粗品。
[0006]作為本發(fā)明一種發(fā)酵法生產(chǎn)L-2-氨基丁酸的方法的進(jìn)一步優(yōu)化:所述種子罐培養(yǎng)基的配方為:葡萄糖0.5-100g/L，酵母粉0.5-10g/L，蛋白胨0.5-10g/L，硫酸銨0.5-20g/L，磷酸二氫鉀 0.5-10g/L，硫酸鎂 0.5-5g/L，VB10-50mg/L ,VH 0.5_50mg/L，硫酸亞鐵 0.5-lOOmg/L，硫酸錳0.5-500mg/L，消泡劑 0-0.5ml/L，其余為水。
[0007]作為本發(fā)明一種發(fā)酵法生產(chǎn)L-2-氨基丁酸的方法的進(jìn)一步優(yōu)化:所述發(fā)酵罐培養(yǎng)基的配方為:葡萄糖0.5-100g/L，酵母粉0.5-10g/L，蛋白胨0.5-10g/L，硫酸銨0.5-20g/L，磷酸二氫鉀 0.5-10g/L，硫酸鎂 0.5-5g/L，VB10-50mg/L ,VH 0.5_50mg/L，硫酸亞鐵 0.5-100mg/L，硫酸錳0.5-500mg/L，消泡劑 0-0.5ml/L，其余為水。
[0008]作為本發(fā)明一種發(fā)酵法生產(chǎn)L-2-氨基丁酸的方法的進(jìn)一步優(yōu)化:所述步驟(4)中催化液在經(jīng)過陶瓷膜過濾除菌先加熱至60-80°C，并保持10-40min。
[0009]作為本發(fā)明一種發(fā)酵法生產(chǎn)L-2-氨基丁酸的方法的進(jìn)一步優(yōu)化:所述步驟(4)中活性炭脫色時(shí)加炭量為料液體積的0.1-5%，保溫時(shí)間為10-60min。
[0010]作為本發(fā)明一種發(fā)酵法生產(chǎn)L-2-氨基丁酸的方法的進(jìn)一步優(yōu)化:所述步驟(4)中洗脫用的氨水濃度為1-5%。
[0011]作為本發(fā)明一種發(fā)酵法生產(chǎn)L-2-氨基丁酸的方法的進(jìn)一步優(yōu)化:所述步驟(4)中蒸發(fā)濃縮終濃度為200-350g/L。
[0012]有益效果
申請(qǐng)人針對(duì)目前發(fā)酵工藝方法中的不足，在天津科技大學(xué)、中國氨基酸技術(shù)服務(wù)中心的幫助指導(dǎo)下，通過對(duì)發(fā)酵配方及過程控制、微生物酶轉(zhuǎn)化方案和控制工藝、提取方案及控制工藝的改進(jìn)，使得提取工藝簡(jiǎn)單且產(chǎn)品純度可達(dá)95%以上，極大提高了 L-2-氨基丁酸的生產(chǎn)能力及效率，可滿足L-2-氨基丁酸的大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)，具有較高的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明:
實(shí)施例1
(I)、將菌種接入種子罐中，在以下條件下進(jìn)行培養(yǎng):培養(yǎng)溫度36°C，ph為7.0，溶氧控制在25%，移種OD為10，得到成熟的菌種；
種子罐配方葡萄糖30g/L，酵母粉5g/L，蛋白胨6g/L，硫酸銨2.5g/L，磷酸二氫鉀4g/L，硫酸鎂0.5g/L，VB110mg/L，VH 20mg/L，硫酸亞鐵75mg/L，硫酸錳 100mg/L，消泡劑0.25ml/L，其余為水。
[0014](2)、將成熟的菌種接入發(fā)酵罐中，在以下條件下進(jìn)行培養(yǎng):通過液體深層通風(fēng)發(fā)酵，發(fā)酵前期，即培養(yǎng)至15h前，通過微孔過濾除菌技術(shù)，向發(fā)酵培養(yǎng)基中一次性投入終濃度為0.lmmol/L的IPTG(異丙基-β-D-硫代半乳糖苷)，，發(fā)酵過程溫度兩階控制，發(fā)酵前期控制溫度在34°C，待菌體生長至對(duì)數(shù)中期時(shí)，調(diào)整溫度到33°C培養(yǎng)；
發(fā)酵罐罐配方葡萄糖8g/L，酵母粉2g/L，蛋白胨3g/L，硫酸銨1.6g/L，磷酸二氫鉀8g/L，硫酸鎂2g/L，VB120mg/L，VH 50mg/L，硫酸亞鐵112mg/L，硫酸錳230mg/L，消泡劑0.35ml/L，其余為水。
[0015](3)、發(fā)酵結(jié)束后，發(fā)酵液液先經(jīng)過陶瓷膜除菌，再過4Kd分子量的超濾膜，并經(jīng)活性炭脫色，采用732性離子交換樹脂吸附并用1%氨水洗脫，蒸發(fā)濃縮得到L-2-氨基丁酸粗品，純度為95.8%。
[0016]實(shí)施例2
(I)、將菌種接入種子罐中，在以下條件下進(jìn)行培養(yǎng):培養(yǎng)溫度36°C，ph為7.0，溶氧控制在25%，移種OD為10，得到成熟的菌種；
種子罐配方葡萄糖20g/L，酵母粉5g/L，蛋白胨6g/L，硫酸銨2.5g/L，磷酸二氫鉀4g/L，硫酸鎂0.5g