L-酪氨酸连续发酵工艺研究

当前工业上用微生物发酵法生产L-酪氨酸的工艺中,基本都是前期向发酵罐内加入基础培养基,中后期再流加各类营养物质,虽然整个发酵过程中减少了取料和放料的操作,保证发酵中物料不被浪费,但是,随着流加物质的不断增加,发酵液体系不断扩大,该过程在发酵后期需要不断地人为调控发酵参数,而人为调控中,难以避免调控参数波动,并最终影响发酵结果。因此,实验采用高效连续发酵,该工艺可以大大提高菌体活力,并且有效延长产酸高峰期,为了优化L-酪氨酸的高密度连续发酵生产工艺,通过对大肠杆菌TYR-05发酵培养,考察了L-酪氨酸发酵过程并且分析了菌体量、产酸量、产酸效率、糖酸转化率的情况,确定L-酪氨酸高密度连续发酵过程中接种量、糖速率、糖耗量、底糖浓度等关键条件,以达到高密度连续发酵工艺控制条件优化。实验结果表明在5 L发酵罐中,选择30%的种子接种量,发酵起始时,底物氯化胆碱浓度为1 g/L并每4 h向罐内流加0.2 g/L的氯化胆碱,发酵至12 h时,底糖耗尽,开始以12 g/(L·h)的补糖速率向罐内提供葡萄糖,并在此时开始放液,放液速率为0.13 L/h,使得装液量恒定在20%左右,发酵25 h时开始流加复合营养液,发酵35 h时最高菌体OD_(600)达到65,产酸量为55.8 g/L,糖酸转化率为25.4%,为L-酪氨酸连续发酵工业化生产提供了重要参考。

响应面分析优化L-酪氨酸发酵培养基

L-酪氨酸是一种人体必需的氨基酸,对人体的新陈代谢和生长发育起关键作用。随着L-酪氨酸市场的不断扩大,发酵法生产L-酪氨酸在工业生产上具有很高的价值。为提高L-酪氨酸产量,利用响应面分析法对L-酪氨酸发酵培养基进行优化,最终确定的L-酪氨酸发酵培养基关键成分及质量浓度分别为酵母粉4.77 g/L、KH_(2)PO_(4)2.35 g/L和生物素0.24 mg/L。通过已优化的发酵培养基进行发酵,考察培养基对L-酪氨酸发酵过程中生物量、L-酪氨酸产量和副产物生成的影响。研究结果表明:在优化后的培养基中进行发酵,L-酪氨酸产量达(56.87±1.24)g/L,比优化前提升25.3%,乙酸积累产量(1.08±0.12)g/L,降低10.7%,产酸稳定,实验与响应面分析预测值基本吻合。

L-酪氨酸清液发酵工艺研究

传统发酵法生产L-酪氨酸的过程中,培养基中的玉米浆、豆粕水解液和蛋白胨物质容易造成发酵液黏稠浑浊、泡沫多,导致产酸能力下降,杂质和色素对产物的分离提取造成一定的影响。该研究采用等效替代的方法,将培养基中主要氮源玉米浆、豆粕水解液和蛋白胨利用小分子的氨基酸、核苷和生物素近似替代,利用正交实验和单因素实验的方法优化培养基配比。得到L-酪氨酸清液培养基中天冬氨酸、谷氨酸、苯丙氨酸、色氨酸、琥珀酸、生物素、鸟苷、腺苷、肌苷的最佳添加量分别为2.2 g/L、2.4 g/L、1.5 g/L、1.5 g/L、1.5 g/L、1.0 mg/L、0.3 g/L、0.3 g/L、0.4 g/L。研究表明,当利用L-酪氨酸生产菌E.coli TR035 L发酵罐清液发酵35 h时,清液发酵的OD_(600 nm)为98,比对照组的OD_(600 nm)提高18.1%;L-酪氨酸产量为55.2 g/L,比对照组提高22.7%;清液发酵上清液透光率为47.8%,比对照组提高20.9%;清液发酵分离提取率为92.6%,比对照组提高11.7%。表明该清液发酵能很好地提升菌株发酵生产L-酪氨酸的能力及分离提取率。