一種以木薯淀粉原料生產ε-聚賴氨酸的連續流加補料分批發酵工藝的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于生物化工領域，更具體的，本發明涉及一種以木薯淀粉原料生產ε-聚賴氨酸的連續流加補料分批發酵工藝。
【背景技術】
[0002]ε -聚賴氨酸(ε -PL) 一般由25_35個L-賴氨酸殘基通過α -羧基和ε -氨基連接而成。因為它具有抑菌譜廣、安全性能高、熱穩定性好、使用方便等優點，因此已在美國、日本和韓國等地被廣泛用作食品防腐劑，我國也于2014年批準其可作為食品添加劑使用。此外，ε-PL還在材料領域被廣泛應用。因此，ε-PL具有極強的商業潛力。但目前為止，國際上只有日本室素公司(Chisso Corporat1n)實現了 ε-PL的工業化生產，而且其規模達到了年產千噸以上。ε-PL在國內的研宄，大多處在實驗室或者中試開發階段。因此，選擇廉價的培養基成分來降低生產成本，并且建立ε-PL的高效發酵工藝來提高ε-PL發酵產量，對于我國的ε-PL產業具有重大意義。
[0003]到目前為止，葡萄糖是工業化發酵生產ε-PL的唯一碳源。在研宄ε-PL的發酵工藝方面，賈士儒等人(CN101671703A)通過在補料階段補充葡萄糖并同時流加L-賴氨酸的方法來生產 ε-PL。徐虹等人(Xia et al.B1resource Technology 2014，164:241-247)以糖蜜為碳源，以自身菌體為氮源來進行補料分批發酵生產ε-PL。毛忠貴等人(CN 102352385 A)通過流加甘油做為碳源的方式來進行ε-PL的發酵生產。
[0004]同時，我國規定生物化工生產須以非糧原料為主，因此，尋找優質且價廉的原料來進行生物化工生產顯得十分重要。被稱為“淀粉之王”的木薯，因為具有適應性強，生長快、產量大、不與糧食爭地等優點，在我國非常適合栽種。目前大多數都是利用木薯來進行發酵生產乙醇，用木薯淀粉來發酵生產ε-PL的研宄僅見扶教龍等人(CN 104726509 Α)以木薯淀粉為碳源來簡單發酵ε -PL，并未見其進行補料分批發酵工藝的研宄。
[0005]考慮到以上所述方面，本發明用來源豐富、價格低廉的木薯淀粉為原料來發酵生產ε-PL，設計了連續補料分批發酵工藝，通過對不同補料成分的研宄，提高了發酵生產ε -PL的產量。
[0006]因此，本發明所述的以木薯淀粉為原料生產ε-PL的連續流加補料分批發酵工藝，不僅降低了 ε-PL的生產成本，而且提高了 ε-PL的產量，對ε-PL工業的發展具有重要的意義。
【發明內容】
[0007]本發明的目的是提供一種以木薯淀粉原料生產ε -PL的連續流加補料分批發酵工藝，從而提高ε-PL的發酵產量，并且降低生產成本。
[0008]為實現上述目的，本發明所采用的技術方案是:一種以木薯淀粉原料生產ε-PL的連續流加補料分批發酵工藝，其特征在于，包括以下步驟:
[0009]用木薯淀粉發酵培養基對ε-PL產生菌進行發酵培養，當培養體系的還原糖濃度下降至5-25g/L時進行連續補料，向發酵培養基中補加400-700g/L的木薯淀粉補料培養基，使還原糖濃度一直維持在5-25g/L。并同時向發酵培養基中連續補加同樣體積的無機氮源補料培養基或有機氮源加無機氮源補料培養基或全料補料培養基直至發酵結束。
[0010]所述的木薯淀粉補料培養基優選600g/L的木薯淀粉水解糖化液。
[0011]所述的無機氮源補料培養基為30-80g/L的硫酸銨溶液，優選50g/L的硫酸銨溶液。
[0012]所述的有機氮源加無機氮源補料培養基為100-200g/L的魚粉溶液加30_80g/L的硫酸銨溶液，優選150g/L的魚粉溶液加50g/L的硫酸銨溶液。
[0013]所述的全料補料培養基為(g/L):魚粉100-200，硫酸銨30-80，硫酸鎂3_8，磷酸二氫鉀12-16，磷酸氫二鉀6-10，硫酸亞鐵0.1-0.5，七水合硫酸鋅0.1-0.7，優選全料補料培養基為(g/L):魚粉150，硫酸銨50，硫酸鎂5，磷酸二氫鉀14，磷酸氫二鉀8，硫酸亞鐵0.3，七水合硫酸鋅0.4。
[0014]進一步優選，所述的當培養體系的還原糖濃度下降至10g/L時進行連續補料，向發酵培養基中補加600g/L的木薯淀粉補料培養基，使還原糖濃度一直維持在10g/L左右。并同時向發酵培養基中連續補加同樣體積的優選的無機氮源補料培養基或有機氮源加無機氮源補料培養基或全料補料培養基直至發酵結束。
[0015]所述的ε-聚賴氨酸產生菌指的是能夠產生ε-聚賴氨酸的鏈霉菌，使用的發酵培養基是ε -聚賴氨酸產生菌的發酵培養基，本領域技術人員可以根據本領域的常規知識去選擇ε-聚賴氨酸產生菌以及與其相配套的發酵培養基。
[0016]本發明的有益成果有如下幾點:
[0017]1.采用本發明的以木薯淀粉原料生產ε-PL的連續流加補料分批發酵工藝，較分批發酵可顯著提高ε -PL的產量；
[0018]2.木薯淀粉價格低廉，降低了成本，使其更具市場競爭力；
[0019]3.使用木薯淀粉來發酵生產ε -聚賴氨酸，很好的體現了“不與糧爭地，不與人爭糧”的原則；
[0020]4.本工藝補料方式簡單易行，便于操作。
【附圖說明】
[0021]圖1為本發明實施例提供的分批發酵的ε -PL產量變化曲線
[0022]圖2為本發明實施例提供的連續流加補料不同補料成分的ε -PL產量變化曲線
【具體實施方式】
[0023]一般性說明，根據下列實施例，可以更好地理解本發明。實施例所描述的具體的物料配比、處理條件以及結果僅用于說明本發明，而不應當也不會限制權利要求書中所詳細描述的本發明。
[0024]實施例1:
[0025]取400mL種子液接種于裝有滅菌的4L木薯淀粉發酵培養基的7L發酵罐中(木薯淀粉發酵培養基(g/L):木薯淀粉68.06，魚粉15，硫酸銨5.11，硫酸鎂0.5，磷酸二氫鉀1.36，磷酸氫二鉀0.8，硫酸亞鐵0.03，七水合硫酸鋅0.04，pH 6.8，121°C滅菌20min。)，溫度30°C，轉速為300r/min，通氣為lvvm，當發酵過程出現泡沫時，在線添加消泡劑自動消泡。
[0026]發酵罐接種種子液后，當pH值自然下降到3.8左右，流加20 %氨水維持該pH值至發酵結束。不進行補料，發酵74h結束時，ε-聚賴氨酸產量達到1.35g/L，ε -聚賴氨酸產率為 0.44g/L/do
[0027]實施例2:
[0028]取400mL種子液接種于裝有滅菌的4L木薯淀粉發酵培養基的7L發酵罐中(木薯淀粉發酵培養基(g/L):木薯淀粉68.06，魚粉15，硫酸銨5.11，硫酸鎂0.5，磷酸二氫鉀1.