白色链霉菌发酵生产ε—聚赖氨酸工艺优化

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1、白色链霉菌发酵生产ε—聚赖氨酸工艺优化　　摘要：采用白色链霉菌N31-69菌株发酵制备ε-聚赖氨酸，考察碳源、氮源等因素对ε-聚赖氨酸产量的影响，优化发酵培养基。结果表明，优化的培养基为葡萄糖、（NH4）2SO4和酵母浸出粉的浓度分别为30、7、7g/L，ε-聚赖氨酸摇瓶发酵产量达1.519g/L，比优化前的产量提高了28.0%。进一步对N31-69菌株在5L发酵罐内的发酵工艺进行优化，发现发酵48h后采用流加补糖方式控制还原糖浓度为10～15g/L，从72h开始控制pH为4.3，发酵168h后ε-聚赖氨酸的产量可达15.60

2、g/L。关键词：白色链霉菌（Streptomycesalbus）；ε-聚赖氨酸；培养基；发酵工艺中图分类号：TS202.3文献标识码：A文章编号：0439-8114（2013）15-3635-04ε-聚赖氨酸由25～30个赖氨酸残基聚合而成，有很强的抑菌能力[1]，被FDA批准为安全的天然生物防腐剂，具有巨大的商业潜力[2]。日本窒素公司已实现ε-聚赖氨酸微生物发酵的工业化生产，发酵罐产量达48.309g/L[3，4]。而国内ε-聚赖氨酸的研究还处于实验室水平，发酵产量与国外差距很大。刘长江等[5]优化了发酵培养基和培养条件，

3、ε-聚赖氨酸摇瓶产量为1.50g/L；陈玮玮等[6]对北里孢菌KitasatosporaMY5-36发酵产ε-聚赖氨酸的条件进行优化，摇瓶发酵产量达1.17g/L，在5L发酵罐内批式发酵产量达7.72g/L；黄国昌等[7]在50L自控式发酵罐中对ε-聚赖氨酸的发酵条件进行研究，发酵产量最高达7.36g/L。本研究采用白色链霉菌（Streptomycesalbus）N31-16菌株发酵制备ε-聚赖氨酸，考察碳源、氮源、无机盐等因素对发酵的影响，以提高ε-聚赖氨酸产量，为促进ε-聚赖氨酸的工业化生产提供依据。1材料与方法1.1菌种

4、来源白色链霉菌N31-16菌株，赣南医学院微生物实验室筛选保藏[8]。1.2白色链霉菌发酵生产ε-聚赖氨酸流程1.2.1斜面培养斜面培养基包括酵母浸出粉4g/L、麦芽浸出粉10g/L、葡萄糖4g/L，pH7.3。接种环取一环平板上单菌落的孢子至斜面，置于30℃培养箱中培养4～6d。1.2.2摇瓶种子培养摇瓶种子培养基为M3G[9]，含有葡萄糖50g/L、（NH4）2SO410g/L、K2HPO40.8g/L、KH2PO41.36g/L、MgSO4·7H2O0.5g/L、ZnSO4·7H2O0.04g/L、FeSO4·7H2O0

5、.03g/L、酵母浸出粉5g/L，pH96.8，装液量为250mL的三角瓶中装20mL培养基。接种环取一环斜面孢子，接入种子培养基，在30℃、摇床转速220r/min的条件下培养1d。1.2.3摇瓶发酵培养摇瓶发酵培养基以M3G培养基为基础，添加不同的碳源、氮源和无机盐，考察其对菌体生长和ε-聚赖氨酸产量的影响，接种量为5%（占发酵液体积比，下同），其他培养条件同摇瓶种子培养。考察某一影响因素时保持其他培养基成分不变，以M3G培养基为对照，其ε-聚赖氨酸相对产量为100%，每处理设置3组平行试验。1.2.4发酵罐发酵工艺的优化

6、接种量3%，加入优化后的发酵培养基，发酵温度30℃，转速200～700r/min，通气速率2～5m3/min。分别采用3种工艺进行发酵，比较各种工艺对菌体生长和ε-聚赖氨酸产量的影响。①工艺一：发酵液中还原糖浓度降至15g/L以下后，每隔24h间歇补糖至25g/L，pH降至4.3后用氨水控制pH维持在4.3。②工艺二：还原糖浓度降至15g/L以下后，用流加补糖方式控制发酵液中还原糖浓度为15～20g/L，pH降至4.3后用氨水控制pH维持在4.3。③工艺三：还原糖浓度降至15g/L以下后，采用流加补糖方式控制还原糖浓度为10～

7、15g/L，72h后用氨水控制pH维持在4.3。1.2.5指标测定①干重。发酵结束后将发酵液于12000r/min离心3min，弃上清，沉淀洗涤3次，1089℃下干燥至恒重后称重。②菌体浓度（PackedMassVolume，PMV）。取10mL发酵液于4000r/min离心10min，测定上清液体积。PMV=（发酵液总体积-上清液总体积）/发酵液总体积×100%。③残糖含量。采用斐林试剂法测定发酵液中残糖含量。④ε-聚赖氨酸含量。采用优化后的Itzhaki法[4]测定发酵液中ε-聚赖氨酸含量。2结果与分析2.1摇瓶发酵培养基

8、的优化2.1.1碳源对白色链霉菌发酵生产ε-聚赖氨酸的影响分别选用葡萄糖、土豆淀粉和玉米淀粉作为碳源，每种碳源各取3个水平，共9个处理。不同碳源对白色链霉菌菌体生长和ε-聚赖氨酸产量的影响结果见表1。由表1可知，3种碳源中，葡萄糖为碳源时发酵效果最好，有利于菌株的生长和ε-聚