[发明专利]二甲基－乙基－甜菜碱在谷氨酸发酵中的应用

说明书

技术领域

本发明涉及生物化学领域，具体涉及谷氨酸发酵的方法。

背景技术

谷氨酸是通过微生物发酵法获得的，但是谷氨酸是微生物细胞内的代谢产物，其分泌产物需要通过细胞膜渗透到细胞外，同时谷氨酸载细胞内的积累对菌体代谢有负反馈作用，大大影响了微生物发酵法的产酸率。在谷氨酸发酵中，如果能够改变细胞膜的通透性，使谷氨酸不断地渗透到细胞外面，就会加快生成谷氨酸。研究表明，影响细胞膜通透性的主要因素之一是细胞膜中的磷脂含量。

选育生物素缺陷型菌种是解决上述问题的常用且有效的手段。生物素是不饱和脂肪酸合成过程中所需的乙酰CoA的辅酶。生物素缺陷型菌种因不能合成生物素，从而抑制了不饱和脂肪酸的合成，而不饱和脂肪酸是磷脂的组成成分之一，因此磷脂的合成量也相应减少，这就会导致细胞膜结构不完整，提高细胞膜对谷氨酸的通透性。但是当生物素缺乏时，菌种生长十分缓慢；当生物素过量时，则转为乳酸发酵。因此，一般将生物素控制在亚适量条件下，才能得到高产量的谷氨酸，即目前最常用的亚适量生物素工艺。

随着表面活性剂产业的发展，研究者们发现表面活性剂也具有改变细胞膜通透性的作用，将表面活性剂作为发酵促进剂的研究越来越多，Duperray F等人公开了利用表面活性剂作为发酵促进剂提高氨基酸发酵产率的方法：使用工业生产菌种谷氨酸棒状杆菌(Corynebacteriumglutamicum)进行药瓶发酵试验。培养基配方如下(每升含量)：40g葡萄糖，44ml大豆水解液(利用KOH调pH中性)，1.3gMgSO₄·7H₂O，1.3g(NH₄)₂SO₄，2.1gH₃PO₄，500μg生物素，200μgV_B1，用氢氧化钠调整pH7.4。种子培养条件为30℃，摇床转速为260rpm，培养OD₆₅₀值为1.0以上，接种进行正式发酵，发酵条件为30℃，摇床转速为260rpm，在发酵中期加入十二烷基乙酸铵(DA)或十二烷基三甲基铵(DTA)，当培养OD₆₅₀值为2.0以上为止，残糖含量到0.5％以下中止发酵。其中当DA添加量为400uM时谷氨酸产量为480nmol/mg，当DTA添加量为1000um时谷氨酸产量为560nmol/mg，研究表明加入DTA虽然产酸量较高，对于菌种的产酸寿命有所缩短，影响发酵后期的产酸率。(Duperray F，Jezequel D，Ghazi A，et al.Excretion ofglutamate from Corynebacterium glutamicum triggered by amine surfactants[J].Biochim BiophysActa 1992，1103：250-258)。

由于表面活性剂对微生物具有不同程度的毒杀作用，且不同种类的表面活性剂对不同的微生物发酵的促进作用也是不同的，因此表面活性剂用做发酵促进剂必须满足以下两个条件：(1)具有提高细胞膜通透性的作用，(2)对发酵生产菌生长危害小。可见并非所用的表面活性剂都适合做微生物发酵促进剂。目前常用作谷氨酸发酵促进剂的表面活性剂是吐温-60。

二甲基-乙基-甜菜碱是表面活性剂中的一种，具有许多优异的性能如去污清洗效果、抗硬水性、消毒杀菌作用、低刺激性、低毒性，抗静电性、柔软性，很多学者致力于此，开发它们在化妆品工业、纤维工业、食品工业、医药和微生物工业、消防事业、农药等领域中的应用，这些研究将为我国两性表面活性剂工业创造更开阔的前景，但未见其用于谷氨酸发酵的报道。

发明内容

本发明的目的是提供二甲基-乙基-甜菜碱的新用途。

本发明实现上述目的的技术方案是：二甲基-乙基-甜菜碱在谷氨酸发酵中的应用。

本发明人发现在利用谷氨酸棒状杆菌发酵生产谷氨酸的对数生长期添加少量二甲基-乙基-甜菜碱可以使谷氨酸产量提高，对菌种存活及生长几乎没有影响，其效果比添加tween-60好。

本发明还提供一种提高谷氨酸发酵产率的方法，该方法是以用糖质作碳源通过谷氨酸棒状杆菌发酵生产谷氨酸的，其特征在于包括以下步骤：在发酵的第1～9小时期间往发酵液中加入发酵液总体积的0.5～1.75％的二甲基-乙基-甜菜碱。

本发明所述的方法还可以包括以下步骤：在发酵的第10～40小时期间往发酵液中加入发酵液总体积的0.1～0.2‰的芹菜素硬脂酸酯。