[发明专利]一种提高谷氨酸发酵中后期转化率的方法

说明书

本发明属于谷氨酸生产技术领域，公开了一种提高谷氨酸发酵中后期转化率的方法，其包括如下步骤：在发酵过程中添加肌醇和二甲基甲酰胺，并且采用超声波处理。本发明将CO2固定和细胞通透衔接到一起，结合低强度的超声波处理，大幅提高了转化率和谷氨酸产量。

技术领域

本发明属于谷氨酸生产技术领域，涉及一种提高谷氨酸发酵中后期转化率的方法。

背景技术

谷氨酸，是一种酸性氨基酸。分子内含两个羧基，化学名称为α-氨基戊二酸。谷氨酸是里索逊1856年发现的，为无色晶体，有鲜味，微溶于水，而溶于盐酸溶液，等电点3.22。大量存在于谷类蛋白质中，动物脑中含量也较多。谷氨酸在生物体内的蛋白质代谢过程中占重要地位，参与动物、植物和微生物中的许多重要化学反应。目前，制备谷氨酸最常用的方法是微生物发酵法。

谷氨酸棒杆菌是谷氨酸发酵的菌株，属于兼性好氧菌，培养基成分及培养条件不同，产物也不同。在谷氨酸发酵过程中，当培养基中碳氮比的改变会影响菌株增殖和谷氨酸合成。当发酵液 pH 呈酸性时，生成的谷氨酸会进一步转化为乙酰谷氨酰胺。因此，谷氨酸发酵条件优化主要为培养基组分和发酵过程参数控制优化两方面。在发酵过程中，菌种自身的发酵特性有时会发生变化，导致批次间发酵性能出现巨大差异。一旦菌种发酵特性发生改变，菌体对环境变化的适应能力和产酸能力就会下降，表现为补料之后出现“只耗糖、不产酸”的现象，最终谷氨酸浓度很低，造成发酵性能不稳定。谷氨酸发酵的前期主要菌株增殖迅速，中后期菌株增殖速度放缓，但是谷氨酸合成加快，是合成分泌谷氨酸的关键时期。

微生物在不同的环境条件下、利用不同底物代谢途径是不同的，有目的地对细胞代谢途径进行修饰和改造，改变细胞原有的代谢特征，可以提高目标产物的产量和得率。当四碳二羧酸全部由 CO2固定反应供给时，最高理论糖酸转化率为 81%；而当 CO2固定反应完全不起作用，四碳二羧酸只能通过乙醛酸供给，最高理论转化率为 54%。谷氨酸生产工艺已经发展相对成熟，主要技术指标为谷氨酸浓度 10%-12%，糖酸转化率 55%-60%。但是，与国外先进发酵工艺相比较，仍有较大的提升空间。有效地提高转化率，将可以节省原料成本、提升谷氨酸发酵的经济效益。利用谷氨酸棒杆菌进行谷氨酸发酵时的代谢副产物并不多，最主要的副产物是CO2。因此，强化谷氨酸棒杆菌代谢途径中的 CO2固定反应，并为此让谷氨酸合成关键酶系有效地、相互协同作用，将有望提高 CO2的回用率和糖酸转化率，节省原料成本、增加企业利润。

谷氨酸发酵的关键在于发酵培养期间谷氨酸生产菌细胞膜结构与功能上的特异性变化，使细胞膜转变成有利于谷氨酸向膜外渗透，即完成由谷氨酸非积累型细胞向谷氨酸积累型细胞的转变。这样，由于终产物谷氨酸不断地排出细胞外，使细胞内的谷氨酸不能积累到引起反馈调节的浓度，谷氨酸就会在细胞内继续不断地被优先合成，又不断地透过细胞膜，分泌到发酵培养基中，从而得以大量积累。调整细胞膜通透性的物质较多，不同的菌株之间细胞膜结构差异较大，因此并没有规律可循，选择合适的调节剂来调整细胞膜的通透性也是谷氨酸发酵工艺中需要解决的技术问题。

发明内容

为了克服现有技术菌株发酵转化率和谷氨酸产量低等缺陷，本发明提出了一种提高谷氨酸发酵中后期转化率的方法。

本发明是通过如下技术方案来实现的：

一种提高谷氨酸发酵中后期转化率的方法，其包括如下步骤：

在发酵过程中添加肌醇和二甲基甲酰胺，并且采用超声波处理。

具体地，所述方法包括如下步骤：

将谷氨酸棒杆菌接种到种子培养基中，在32℃，100rpm摇床培养12-24h，得到的谷氨酸棒杆菌种子液；