[发明专利]一种半连续发酵生产谷氨酸的方法及系统

说明书

本发明属于发酵工程领域，公开了一种半连续发酵生产谷氨酸的方法及系统，种子培养；温敏谷氨酸菌种在30‑32℃、pH7.0‑7.1条件下培养制备种子液；发酵培养：种子液接入培养基中，采用半连续式发酵，在发酵过程中流加补料。本发明采用的利用温敏谷氨酸半连续发酵工艺能够延长谷氨酸产酸周期，避免了发酵液中谷氨酸积累对菌体的抑制作用，及提高发酵液中氧、营养素传递速率，与现有发酵工艺相比，能够整体缩短发酵周期，提高发酵效率，同时单罐发酵液谷氨酸含量得到了极大的提升。

技术领域

本发明属于发酵工程领域，尤其涉及一种半连续发酵生产谷氨酸的方法及系统。

背景技术

目前：目前工业上生产谷氨酸的菌种主要是温度敏感突变菌种，“温敏型”菌种发酵工艺主要通过调节温度影响酶的活性，改变细胞膜结构，使菌株转变成有利于胞内谷氨酸不断释放到胞外环境，解除细胞内谷氨酸积累引起的反馈抑制而不断合成谷氨酸。

但目前谷氨酸发酵生产主要以流加补料分批发酵工艺为主，虽然分批发酵操作简便，但在整个生产过程中，随着发酵时间的延长，一方面，发酵液中谷氨酸积累形成抑制效应，影响了菌体产酸效率；另一方面，随着发酵罐中料液容积增加，引起氧传递、流加营养素传递速率减缓，也进一步影响了菌体产酸效率，进而使得整个发酵周期延长，生产效率降低。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：

(1)发酵液中谷氨酸积累形成抑制效应，影响了菌体产酸效率；

(2)随着发酵罐中料液容积增加，引起氧传递、流加营养素传递速率减缓，也进一步影响了菌体产酸效率，进而使得整个发酵周期延长，生产效率降低。

解决以上问题及缺陷的难度为：

随着发酵的进行，谷氨酸积累形成抑制效应增加，要想解除抑制效应，必须降低发酵液中谷氨酸浓度，虽然有技术通过放出部分发酵液通过离心、膜过滤等分离技术分离谷氨酸后再将发酵菌体返回发酵罐继续发酵的方法解除抑制效应，但该技术操作繁琐，极易造成发酵液染菌。

另一方面，流加补料分批发酵中随着发酵罐中料液容积增加，高容积发酵引起的氧传递及营养素传递效率低等问题，虽然可以通过增加氧供应、加大搅拌等物流手段缓解，但也会造成电能消耗的增加以及高搅拌转速下高剪切力对菌体的损伤，影响发酵效率。

解决以上问题及缺陷的意义为：

通过本发明技术工艺，在发酵过程中间歇性放出部分发酵液，在流加补料基础上稀释了发酵液中谷氨酸浓度，同时有效降低了发酵液容积，缓解了氧传递及营养素传递效果差等问题。而且放出的发酵液直接分离纯化，整体提高了单罐产酸效率。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种半连续发酵生产谷氨酸的方法。

本发明是这样实现的，一种半连续发酵生产谷氨酸的方法，包括以下步骤：

步骤一、种子培养：温敏谷氨酸菌种在30-32℃、pH7.0-7.1条件下培养制备种子液；

步骤二、发酵培养：种子液接入培养基中，采用半连续式发酵，在发酵过程中流加补料。

进一步，在步骤一中，种子液经过三级种子扩大培养，接种体积比为8％-15％。

进一步，在步骤二中，当发酵液容积达到罐容积50％-60％或谷氨酸含量在14％-17％时，放出发酵液继续发酵；

当发酵液容积再次达到罐容积50％-60％或谷氨酸含量在14％-17％时，放出部分发酵液到储料罐中继续进行发酵；

重复操作1-4批，直至发酵结束。

进一步，在步骤二中，发酵培养温度为：发酵温度0h-2h为30℃-32℃，3h-4h后35℃-36℃，5h-25h为37℃-38℃。