[发明专利]一种生产L-苏氨酸的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种生产L-苏氨酸的方法。

背景技术

L-苏氨酸是一种必需氨基酸，广泛应用于医药、食品、动物饲料等方面。近年来，国内外市场对L-苏氨酸的需求量逐年增长。目前，生产L-苏氨酸的主要方法是发酵法。发酵过程调控的改进可以提高氨基酸的生产效率，降低生产成本，减少环境污染。因此，发酵过程调控对于L-苏氨酸工业化生产具有非常重要的现实意义。

发酵法生产L-苏氨酸的方式主要有分批(或间歇)发酵、连续发酵和补料分批发酵三种。补料分批发酵可以克服分批发酵初始底物浓度过高带来的渗透压或成分比例不当造成的低生产效率，同时还可以克服连续发酵易染菌、菌种易老化和变异等缺点，成为L-氨基酸工业生产的主要方式。迄今为止，已经开发的应用于L-苏氨酸补料分批发酵过程调控的方法主要包括发酵条件(包括溶氧、温度、pH)调控和补料过程调控两个方面。

虽然上述补料过程调控技术可以在一定程度上提高氨基酸发酵的生产效率，但是还存在以下问题和不足之处：部分现有技术方案强虽然强调补加某些成分会提高发酵生产效率，但是没有提供明确的补料过程控制方法；部分现有技术方案虽然提供了一些简单的补料过程控制方法，但是这些控制方法缺乏补料依据，无法实现精确和优化控制；部分现有技术以发酵条件参数(如pH)为补料过程控制依据进行间歇法补料，但是无法实现连续的精确控制；部分现有技术以发酵培养液中的某些成分(如硫酸盐、氨基酸)的浓度作为补料过程控制的依据，但是这些成分的测定方法复杂、耗时、操作性差，不利于补料过程的实时控制。

发明内容

本发明的目的是提供一种生产L-苏氨酸的方法。

本发明提供的生产L-苏氨酸的方法，包括如下步骤：

将具有生产L-苏氨酸能力的菌株进行发酵培养，得到L-苏氨酸；所述发酵培养过程中，菌体生长量不再增加以前作为第一阶段，菌体生长量不再增加作为第二阶段；所述第一阶段中，以实现所述菌株的最优比生产速率为前提采用指数补料的方式在发酵培养体系中加入营养成分；所述第二阶段中，以实现所述菌株生产L-苏氨酸的最大生产速率为前提采用恒速补料的方式在发酵培养体系中加入营养成分；

所述第一阶段中，所述最优比生产速率为比生产速率的最大值；所述比生产速率(g·g^-1·h^-1)＝(所述第一阶段终止时刻发酵液中L-苏氨酸的浓度-所述第一阶段初始时刻发酵液中L-苏氨酸的浓度)÷(所述第一阶段初始时刻发酵液中菌体干重与所述第一阶段终止时刻发酵液中菌体干重的算数平均值×所述第一阶段经历的时间)；

所述第二阶段中，所述生产速率(g·L^-1·h^-1)＝(所述第二阶段终止时刻发酵液中L-苏氨酸的浓度-所述第二阶段初始时刻发酵液中L-苏氨酸的浓度)÷所述第二阶段经历的时间。

所述营养成分可为碳源、氮源、磷源、硫源、镁源、钾源和氨基酸中的至少一种。所述营养成分优选为如下(a)或(b)：(a)氨基酸和磷源；(b)氨基酸。所述(a)中，所述氨基酸更加优选为异亮氨酸，最优选为L-异亮氨酸，所述磷源更加优选为磷酸二氢钾。所述(b)中，所述氨基酸更加优选为异亮氨酸，最优选为L-异亮氨酸。

本发明提供的另一种生产L-苏氨酸的方法，包括如下步骤：

将具有生产L-苏氨酸能力的菌株进行发酵培养，得到L-苏氨酸；所述发酵培养过程中，菌体生长量不再增加以前作为第一阶段，菌体生长量不再增加以后作为第二阶段；

所述第一阶段的发酵过程中将补料液甲通过如下程序控制发酵罐进行指数补料：F＝(μ·X₀·V₀·e^μt)/(S·Y_ile/X)，其中F为指数补料速率，μ为比生长速率，X₀为初始菌体浓度，V₀为初始发酵液体积，e为自然对数，t为所述第一阶段发酵时间，S为所述补料液甲中的L-异亮氨酸浓度，Y_ile/X为细胞得率；所述程序中，μ的数值设定以实现所述菌株的最优比生产速率为前提；所述补料液甲为L-异亮氨酸水溶液或L-异亮氨酸和磷酸二氢钾的水溶液；

所述第二阶段的发酵过程中将补料液乙进行恒速补料，以实现所述菌株生产L-苏氨酸的最大生产速率为前提设定L-异亮氨酸的恒速补料的速率；所述补料液乙为L-异亮氨酸水溶液；