一种L-精氨酸的发酵生产方法

技术领域

本发明属于发酵工程技术领域，具体涉及一种L-精氨酸的发酵生产方法。

背景技术

L-精氨酸是人体和动物体内的半必需氨基酸，不仅是机体蛋白质的组成成分，而且是多种生物活性物质的合成前体。L-精氨酸参与尿素循环，是生物体尿素循环的一种重要中间代谢物；L-精氨酸还通过一氧化氮途径影响心血管系统、神经系统和免疫系统；L-精氨酸在调控繁殖机能和基因表达方面也具有重要作用。在饥饿、创伤或应急状态下，L-精氨酸就成为一种必需氨基酸。随着人们对L-精氨酸的生物学功能的不断深入研究和了解，L-精氨酸在医药食品工业上具有越来越广泛的用途，尤其在营养调控和内分泌调节方面显现出了广泛的应用前景。

L-精氨酸的生产方法有水解法和发酵法。其中，水解法操作费时、收率低，工艺稳定性不好且环境污染严重，不适于大规模生产。发酵法克服了蛋白质水解提取法所存在的工艺复杂和污染大等缺点，具有广阔的发展前景。发酵法生产L-精氨酸的过程是一个非常复杂的化学变化和生理变化综合过程。提高发酵水平通常有两条途径，一个是选育优良的菌种，二是选择合适的发酵培养工艺。前者是建立在代谢控制发酵研究上的菌种选育技术，后者是建立在生化反应工程基础上的发酵控制技术。只有两者紧密结合才能最终实现高水平的发酵生产。

长期以来，人们较多地关注高产菌株的选育，对发酵过程控制的研究较少。目前，发酵法生产L-精氨酸通常采用分批补加的方式补充原料，其转化率和L-精氨酸产量较低。因此，开展提高L-精氨酸发酵转化率和产量的研究具有重要意义。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种L-精氨酸的发酵生产方法。该方法能够有效提高转化率，提高发酵终点L-精氨酸含量。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种L-精氨酸的发酵生产方法，所述方法包括如下步骤：

将L-精氨酸生产菌的种子液接种至灭菌的发酵培养基中进行发酵，所述发酵培养基中葡萄糖的浓度为5-6wt％(例如可以是5wt％、5.2wt％、5.3wt％、5.5wt％、5.6wt％、5.8wt％或6wt％等)，发酵过程中流加葡萄糖和硫酸铵，生产得到L-精氨酸。

相较于分批次补加原料的发酵工艺，本发明通过在发酵过程中连续流加葡萄糖和硫酸铵，结合其他工艺步骤，有效提高了转化率，提高了发酵终点L-精氨酸含量。

本发明中，发酵培养基中葡萄糖的浓度优选为5-6wt％。若葡萄糖浓度过低，则营养物质不足，不利于发酵初期细菌的增殖，会导致L-精氨酸的转化率和产量下降；若葡萄糖浓度过高，则发酵培养基的渗透压过高，同样不利于细菌的增殖，会导致L-精氨酸的转化率和产量下降。

在本发明一些实施方式中，所述种子液的制备方法包括如下步骤：

将L-精氨酸生产菌接种至灭菌的种子培养基中，接种量为菌种与种子培养基总体积的8％-12％，在温度为32±0.5℃(例如可以是31.5℃、31.6℃、31.8℃、32℃、32.2℃、32.3℃或32.5℃等)，压力为0.05±0.01Mpa(例如可以是0.04Mpa、0.042Mpa、0.045Mpa、0.048Mpa、0.05Mpa、0.052Mpa、0.055Mpa、0.058Mpa或0.06Mpa等)，通气比为1:0.8-1:1.2(例如可以是1:0.8、1:0.9、1:1、1:1.1或1:1.2等)的条件下培养20-24h(例如可以是20h、21h、22h、23h或24h等)，得到所述种子液。

其中，通气比是料液与每分钟通入的无菌空气的体积比。

优选地，所述种子培养基包括如下组分：葡萄糖25-35g/L、硫酸铵15-25g/L、玉米浆15-25g/L、七水硫酸镁0.4-0.6g/L、磷酸二氢钾1.2-1.8g/L和尿素1.2-1.8g/L，溶剂为水。

优选地，所述种子液在562nm处的OD值为5-6(例如可以是5、5.2、5.3、5.5、5.6、5.8或6等)，pH为7.0-7.2(例如可以是7.0、7.02、7.05、7.08、7.1、7.12、7.15、7.18或7.2等)。

在本发明一些实施方式中，所述种子液的接种量为所述种子液与发酵培养基总体积的8-12％；例如可以是8％、8.5％、9％、9.5％、10％、10.5％、11％、11.5％或12％等。

在本发明一些实施方式中，所述L-精氨酸生产菌为谷氨酸棒杆菌(Corynebacterium glutamicum)，于1972年保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(CGMCC)，保藏号为CGMCC

1.728。该菌种为模式菌，公众可直接从中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心购买得到。

在本发明一些实施方式中，所述发酵培养基的制备方法为：将发酵底料高温灭菌后降温，添加葡萄糖至葡萄糖终浓度为5-6wt％，得到所述发酵培养基。

发酵培养基在高温灭菌时会导致部分碳源损失，本发明通过先对发酵底料进行高温灭菌，再添加用其他方式灭菌的葡萄糖至预设浓度，有助于保证发酵培养基中葡萄糖浓度更加精确。

优选地，所述发酵底料包括如下组分：玉米浆25-35g/L、七水硫酸镁1.2-1.8g/L、磷酸二氢钾1.2-1.8g/L、磷酸氢二钾0.8-1.2g/L、生物素0.8-1.2mg/L和硫胺素0.8-1.2mg/L，溶剂为水。

在本发明一些实施方式中，所述发酵过程中，控制温度为32±0.5℃(例如可以是31.5℃、31.6℃、31.8℃、32℃、32.2℃、32.3℃或32.5℃等)，压力为0.1±0.02Mpa(例如可以是0.08Mpa、0.085Mpa、0.09Mpa、0.095Mpa、0.1Mpa、0.105Mpa、0.11Mpa、0.115Mpa或0.12Mpa等)。

在本发明一些实施方式中，所述发酵的初始通气比为1:0.8-1:1(例如可以是1:0.8、1:0.85、1:0.9、1:0.95或1:1等)，搅拌转速为50-60rpm；例如可以是50rpm、52rpm、53rpm、55rpm、56rpm、58rpm或60rpm等。

在本发明一些实施方式中，所述发酵过程中，全程流加氨水，使发酵液的pH维持为7.0-7.2；例如可以是7.0、7.02、7.05、7.08、7.1、7.12、7.15、7.18或7.2等。

在本发明一些实施方式中，所述发酵过程中流加泡敌进行消泡。

在本发明一些实施方式中，所述发酵过程中，当发酵液中的溶氧量回升至初始溶氧量的80％以上，且残还原糖含量降至0.5wt％以下时，开始流加葡萄糖和硫酸铵，同时调节通气比和搅拌转速，使发酵液中的溶氧量维持为初始溶氧量的30-35％(例如可以是30％、31％、32％、33％、34％或35％等)。

其中，葡萄糖、硫酸铵可以分别以溶液的形式进行流加，示例性地，葡萄糖溶液的浓度可以是50-55wt％，硫酸铵溶液的浓度可以是40-45wt％。

优选地，所述发酵过程中，通过流加葡萄糖，使发酵液中的残还原糖含量维持为1-1.2wt％；例如可以是1wt％、1.02wt％、1.05wt％、1.08wt％、1.1wt％、1.12wt％、1.15wt％、1.18wt％或1.2wt％等。

优选地，所述发酵过程中，通过流加硫酸铵，使发酵液中的铵氮含量维持为0.05-0.15wt％；例如可以是0.05wt％、0.06wt％、0.07wt％、0.08wt％、0.09wt％、0.1wt％、0.11wt％、0.12wt％、0.13wt％、0.14wt％或0.15wt％等。

需要说明的是，本发明中所述铵氮是指铵根离子中的氮元素，其中铵根离子来源包括硫酸铵和用于调节pH的氨水。

在本发明一些实施方式中，当发酵液中L-精氨酸的平均积累量小于每小时1.5g/L时，停止流加葡萄糖和硫酸铵，待发酵液中残还原糖的含量降至0.5wt％以下后，结束发酵。

在本发明一些实施方式中，所述方法包括如下步骤：

(1)将灭菌的种子培养基投入空消的种子罐中，所述种子培养基包括如下组分：葡萄糖25-35g/L、硫酸铵15-25g/L、玉米浆15-25g/L、七水硫酸镁0.4-0.6g/L、磷酸二氢钾1.2-1.8g/L和尿素1.2-1.8g/L，溶剂为水；

接种L-精氨酸生产菌，接种量为L-精氨酸生产菌与种子培养基总体积的8-12％，在温度为32±0.5℃，压力为0.05±0.01Mpa，通气比为1:0.8-1:1.2的条件下培养20-24h，且562nm处的OD值为5-6，pH为7.0-7.2，得到L-精氨酸生产菌的种子液；

(2)将发酵底料高温灭菌后降温，投入空消的发酵罐中，添加葡萄糖至葡萄糖终浓度为5-6wt％，得到发酵培养基；所述发酵底料包括如下组分：玉米浆25-35g/L、七水硫酸镁1.2-1.8g/L、磷酸二氢钾1.2-1.8g/L、磷酸氢二钾0.8-1.2g/L、生物素0.8-1.2mg/L和硫胺素0.8-1.2mg/L，溶剂为水；

接种步骤(1)得到的种子液进行发酵，接种量为所述种子液与发酵培养基总体积的8-12％，控制温度为32±0.5℃，压力为0.1±0.02Mpa，初始通气比为1:0.8-1:1，初始搅拌转速为50-60rpm；

发酵过程中，全程流加氨水，使发酵液的pH维持为7.0-7.2，流加泡敌进行消泡；当发酵液中的溶氧量回升至初始溶氧量的80％以上，且残还原糖含量降至0.5wt％以下时，开始流加葡萄糖和硫酸铵，使发酵液中的残还原糖含量维持为1-1.2wt％，游离的氮元素含量维持为0.05-0.15wt％，同时调节通气比和搅拌转速，使发酵液中的溶氧量维持为初始溶氧量的30-35％；

当发酵液中L-精氨酸的平均积累量小于每小时1.5g/L时，停止流加葡萄糖和硫酸铵，待发酵液中残还原糖的含量降至0.5wt％以下后，结束发酵。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

相较于分批次补加原料的发酵工艺，本发明通过在发酵生产L-精氨酸过程中连续流加葡萄糖和硫酸铵，同时合理搭配其他工艺步骤、条件，使得发酵周期达到65小时以下，转化率达到27％以上，发酵终点L-精氨酸含量达到59g/L以上，有效提高了转化率和发酵终点L-精氨酸含量。

具体实施方式

下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述具体实施方式仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。

实施例1

本实施例提供一种L-精氨酸的发酵生产方法，包括如下步骤：

(1)将灭菌的种子培养基投入空消的种子罐中，所述种子培养基包括如下组分：葡萄糖30g/L、硫酸铵20g/L、玉米浆20g/L、七水硫酸镁0.5g/L、磷酸二氢钾1.5g/L和尿素1.5g/L，溶剂为水；

接种谷氨酸棒杆菌(保藏号CGMCC 1.728)，接种量为菌种与种子培养基总体积的8％，在温度为32±0.5℃，压力为0.05±0.01Mpa，通气比为1:0.8的条件下进行培养，接种12小时后，每4小时取样镜检一次(此时，主要用高倍镜观察种子罐有无染菌情况；用中倍镜观察菌体的生长情况)，培养20h后，镜检无杂菌、无异味，菌体健壮饱满，且562nm处的OD值为5-6，pH为7.0-7.2，即为合格的种子液；

(2)将发酵底料高温灭菌后降温，投入空消的50L发酵罐中，添加葡萄糖至葡萄糖终浓度为5.6wt％，得到发酵培养基；所述发酵底料包括如下组分：玉米浆30g/L、七水硫酸镁1.5g/L、磷酸二氢钾1.5g/L、磷酸氢二钾1g/L、生物素1mg/L和硫胺素1mg/L，溶剂为水；

接种步骤(1)得到的种子液进行发酵，接种量为所述种子液与发酵培养基总体积的10％，初始定容体积为20L，添加氨水调节初始pH值为7.08，控制温度为32±0.5℃，压力为0.1±0.02Mpa，初始通气比1:0.8，初始搅拌转速为50rpm，初始溶氧量校订为100％；

发酵过程中，全程流加氨水，使发酵液的pH维持为7.0-7.2，流加泡敌进行消泡；当发酵液中的溶氧量回升至初始溶氧量的80％以上，且残还原糖含量降至0.5wt％以下时，开始流加50wt％的葡萄糖溶液和40wt％的硫酸铵溶液，使发酵液中的残还原糖含量维持为1-1.2wt％，铵氮含量维持为0.08-0.12wt％，同时调节通气比和搅拌转速，使发酵液中的溶氧量维持为初始溶氧量的30-35％；

发酵时间达到50h以后，每两小时取样检测发酵液中L-精氨酸含量，每两小时L-精氨酸含量增长幅度小于3g/L时，停止流加葡萄糖和硫酸铵，待发酵液中残还原糖的含量降至0.5wt％以下后，结束发酵。

实施例2

本实施例提供一种L-精氨酸的发酵生产方法，包括如下步骤：

(1)将灭菌的种子培养基投入空消的种子罐中，所述种子培养基包括如下组分：葡萄糖30g/L、硫酸铵20g/L、玉米浆20g/L、七水硫酸镁0.5g/L、磷酸二氢钾1.5g/L和尿素1.5g/L，溶剂为水；

接种谷氨酸棒杆菌(保藏号CGMCC 1.728)，接种量为菌种与种子培养基总体积的8％，在温度为32±0.5℃，压力为0.05±0.01Mpa，通气比为1:1的条件下进行培养，接种12小时后，每4小时取样镜检一次(此时，主要用高倍镜观察种子罐有无染菌情况；用中倍镜观察菌体的生长情况)，培养24h后，镜检无杂菌、无异味，菌体健壮饱满，且562nm处的OD值为5-6，pH为7.0-7.2，即为合格的种子液；

(2)将发酵底料高温灭菌后降温，投入空消的50L发酵罐中，添加葡萄糖至葡萄糖终浓度为5.0wt％，得到发酵培养基；所述发酵底料包括如下组分：玉米浆30g/L、七水硫酸镁1.5g/L、磷酸二氢钾1.5g/L、磷酸氢二钾1g/L、生物素1mg/L和硫胺素1mg/L，溶剂为水；

接种步骤(1)得到的种子液进行发酵，接种量为所述种子液与发酵培养基总体积的10％，初始定容体积为20L，添加氨水调节初始pH值为7.12，控制温度为32±0.5℃，压力为0.1±0.02Mpa，初始通气比1:1，初始搅拌转速为60rpm，初始溶氧量校订为100％；

发酵过程中，全程流加氨水，使发酵液的pH维持为7.0-7.2，流加泡敌进行消泡；当发酵液中的溶氧量回升至初始溶氧量的80％以上，且残还原糖含量降至0.5wt％以下时，开始流加50wt％的葡萄糖溶液和40wt％的硫酸铵溶液，使发酵液中的残还原糖含量维持为1-1.2wt％，铵氮含量维持为0.08-0.12wt％，同时调节通气比和搅拌转速，使发酵液中的溶氧量维持为初始溶氧量的30-35％；

发酵时间达到50h以后，每两小时取样检测发酵液中L-精氨酸含量，每两小时L-精氨酸含量增长幅度小于3g/L时，停止流加葡萄糖和硫酸铵，待发酵液中残还原糖的含量降至0.5wt％以下后，结束发酵。

实施例3

本实施例提供一种L-精氨酸的发酵生产方法，包括如下步骤：

(1)将灭菌的种子培养基投入空消的种子罐中，所述种子培养基包括如下组分：葡萄糖30g/L、硫酸铵20g/L、玉米浆20g/L、七水硫酸镁0.5g/L、磷酸二氢钾1.5g/L和尿素1.5g/L，溶剂为水；

接种谷氨酸棒杆菌(保藏号CGMCC 1.728)，接种量为菌种与种子培养基总体积的8％，在温度为32±0.5℃，压力为0.05±0.01Mpa，通气比为1:0.9的条件下进行培养，接种12小时后，每4小时取样镜检一次(此时，主要用高倍镜观察种子罐有无染菌情况；用中倍镜观察菌体的生长情况)，培养22h后，镜检无杂菌、无异味，菌体健壮饱满，且562nm处的OD值为5-6，pH为7.0-7.2，即为合格的种子液；

(2)将发酵底料高温灭菌后降温，投入空消的50L发酵罐中，添加葡萄糖至葡萄糖终浓度为5.3wt％，得到发酵培养基；所述发酵底料包括如下组分：玉米浆30g/L、七水硫酸镁1.5g/L、磷酸二氢钾1.5g/L、磷酸氢二钾1g/L、生物素1mg/L和硫胺素1mg/L，溶剂为水；

接种步骤(1)得到的种子液进行发酵，接种量为所述种子液与发酵培养基总体积的10％，初始定容体积为20L，添加氨水调节初始pH值为7.03，控制温度为32±0.5℃，压力为0.1±0.02Mpa，初始通气比1:0.9，初始搅拌转速为55rpm，初始溶氧量校订为100％；

发酵过程中，全程流加氨水，使发酵液的pH维持为7.0-7.2，流加泡敌进行消泡；当发酵液中的溶氧量回升至初始溶氧量的80％以上，且残还原糖含量降至0.5wt％以下时，开始流加50wt％的葡萄糖溶液和40wt％的硫酸铵溶液，使发酵液中的残还原糖含量维持为1-1.2wt％，铵氮含量维持为0.05-0.08wt％，同时调节通气比和搅拌转速，使发酵液中的溶氧量维持为初始溶氧量的30-35％；

发酵时间达到50h以后，每两小时取样检测发酵液中L-精氨酸含量，每两小时L-精氨酸含量增长幅度小于3g/L时，停止流加葡萄糖和硫酸铵，待发酵液中残还原糖的含量降至0.5wt％以下后，结束发酵。

实施例4

本实施例提供一种L-精氨酸的发酵生产方法，包括如下步骤：

(1)将灭菌的种子培养基投入空消的种子罐中，所述种子培养基包括如下组分：葡萄糖30g/L、硫酸铵20g/L、玉米浆20g/L、七水硫酸镁0.5g/L、磷酸二氢钾1.5g/L和尿素1.5g/L，溶剂为水；

接种谷氨酸棒杆菌(保藏号CGMCC 1.728)，接种量为菌种与种子培养基总体积的8％，在温度为32±0.5℃，压力为0.05±0.01Mpa，通气比为1:1的条件下进行培养，接种12小时后，每4小时取样镜检一次(此时，主要用高倍镜观察种子罐有无染菌情况；用中倍镜观察菌体的生长情况)，培养24h后，镜检无杂菌、无异味，菌体健壮饱满，且562nm处的OD值为5-6，pH为7.0-7.2，即为合格的种子液；

(2)将发酵底料高温灭菌后降温，投入空消的50L发酵罐中，添加葡萄糖至葡萄糖终浓度为6wt％，得到发酵培养基；所述发酵底料包括如下组分：玉米浆30g/L、七水硫酸镁1.5g/L、磷酸二氢钾1.5g/L、磷酸氢二钾1g/L、生物素1mg/L和硫胺素1mg/L，溶剂为水；

接种步骤(1)得到的种子液进行发酵，接种量为所述种子液与发酵培养基总体积的10％，初始定容体积为20L，添加氨水调节初始pH值为7.2，控制温度为32±0.5℃，压力为0.1±0.02Mpa，初始通气比1:1，初始搅拌转速为50rpm，初始溶氧量校订为100％；

发酵过程中，全程流加氨水，使发酵液的pH维持为7.0-7.2，流加泡敌进行消泡；当发酵液中的溶氧量回升至初始溶氧量的80％以上，且残还原糖含量降至0.5wt％以下时，开始流加50wt％的葡萄糖溶液和40wt％的硫酸铵溶液，使发酵液中的残还原糖含量维持为1-1.2wt％，铵氮含量维持为0.12-0.15wt％，同时调节通气比和搅拌转速，使发酵液中的溶氧量维持为初始溶氧量的30-35％；

发酵时间达到50h以后，每两小时取样检测发酵液中L-精氨酸含量，每两小时L-精氨酸含量增长幅度小于3g/L时，停止流加葡萄糖和硫酸铵，待发酵液中残还原糖的含量降至0.5wt％以下后，结束发酵。

实施例5

本实施例提供一种L-精氨酸的发酵生产方法，包括如下步骤：

(1)将灭菌的种子培养基投入空消的种子罐中，所述种子培养基包括如下组分：葡萄糖30g/L、硫酸铵20g/L、玉米浆20g/L、七水硫酸镁0.5g/L、磷酸二氢钾1.5g/L和尿素1.5g/L，溶剂为水；

接种谷氨酸棒杆菌(保藏号CGMCC 1.728)，接种量为菌种与种子培养基总体积的8％，在温度为32±0.5℃，压力为0.05±0.01Mpa，通气比为1:1的条件下进行培养，接种12小时后，每4小时取样镜检一次(此时，主要用高倍镜观察种子罐有无染菌情况；用中倍镜观察菌体的生长情况)，培养24h后，镜检无杂菌、无异味，菌体健壮饱满，且562nm处的OD值为5-6，pH为7.0-7.2，即为合格的种子液；

(2)将发酵底料高温灭菌后降温，投入空消的50L发酵罐中，添加葡萄糖至葡萄糖终浓度为5.9wt％，得到发酵培养基；所述发酵底料包括如下组分：玉米浆30g/L、七水硫酸镁1.5g/L、磷酸二氢钾1.5g/L、磷酸氢二钾1g/L、生物素1mg/L和硫胺素1mg/L，溶剂为水；

接种步骤(1)得到的种子液进行发酵，接种量为所述种子液与发酵培养基总体积的10％，初始定容体积为20L，添加氨水调节初始pH值为7.2，控制温度为32±0.5℃，压力为0.1±0.02Mpa，初始通气比1:1，初始搅拌转速为50rpm，初始溶氧量校订为100％；

发酵过程中，全程流加氨水，使发酵液的pH维持为7.0-7.2，流加泡敌进行消泡；当发酵液中的溶氧量回升至初始溶氧量的80％以上，且残还原糖含量降至0.5wt％以下时，开始流加50wt％的葡萄糖溶液和40wt％的硫酸铵溶液，使发酵液中的残还原糖含量维持为0.5-0.7wt％，铵氮含量维持为0.02-0.04wt％，同时调节通气比和搅拌转速，使发酵液中的溶氧量维持为初始溶氧量的30-35％；

发酵时间达到50h以后，每两小时取样检测发酵液中L-精氨酸含量，每两小时L-精氨酸含量增长幅度小于3g/L时，停止流加葡萄糖和硫酸铵，待发酵液中残还原糖的含量降至0.5wt％以下后，结束发酵。

实施例6

本实施例提供一种L-精氨酸的发酵生产方法，包括如下步骤：

(1)将灭菌的种子培养基投入空消的种子罐中，所述种子培养基包括如下组分：葡萄糖30g/L、硫酸铵20g/L、玉米浆20g/L、七水硫酸镁0.5g/L、磷酸二氢钾1.5g/L和尿素1.5g/L，溶剂为水；

接种谷氨酸棒杆菌(保藏号CGMCC 1.728)，接种量为菌种与种子培养基总体积的8％，在温度为32±0.5℃，压力为0.05±0.01Mpa，通气比为1:1的条件下进行培养，接种12小时后，每4小时取样镜检一次(此时，主要用高倍镜观察种子罐有无染菌情况；用中倍镜观察菌体的生长情况)，培养24h后，镜检无杂菌、无异味，菌体健壮饱满，且562nm处的OD值为5-6，pH为7.0-7.2，即为合格的种子液；

(2)将发酵底料高温灭菌后降温，投入空消的50L发酵罐中，添加葡萄糖至葡萄糖终浓度为6wt％，得到发酵培养基；所述发酵底料包括如下组分：玉米浆30g/L、七水硫酸镁1.5g/L、磷酸二氢钾1.5g/L、磷酸氢二钾1g/L、生物素1mg/L和硫胺素1mg/L，溶剂为水；

接种步骤(1)得到的种子液进行发酵，接种量为所述种子液与发酵培养基总体积的10％，初始定容体积为20L，添加氨水调节初始pH值为7.2，控制温度为32±0.5℃，压力为0.1±0.02Mpa，初始通气比1:1，初始搅拌转速为50rpm，初始溶氧量校订为100％；

发酵过程中，全程流加氨水，使发酵液的pH维持为7.0-7.2，流加泡敌进行消泡；当发酵液中的溶氧量回升至初始溶氧量的80％以上，且残还原糖含量降至0.5wt％以下时，开始流加50wt％的葡萄糖溶液和40wt％的硫酸铵溶液，使发酵液中的残还原糖含量维持为1.3-1.5wt％，铵氮含量维持为0.18-0.20wt％，同时调节通气比和搅拌转速，使发酵液中的溶氧量维持为初始溶氧量的30-35％；

发酵时间达到50h以后，每两小时取样检测发酵液中L-精氨酸含量，每两小时L-精氨酸含量增长幅度小于3g/L时，停止流加葡萄糖和硫酸铵，待发酵液中残还原糖的含量降至0.5wt％以下后，结束发酵。

对比例1

提供一种L-精氨酸的发酵生产方法，与实施例1的区别在于，步骤(2)中添加氨水调节初始pH值为7.2，然后添加2L,40wt％的硫酸铵溶液；当发酵液中的溶氧量回升至初始溶氧量的80％以上，且残还原糖含量降至0.5wt％以下时，一次性补充3L,50wt％的葡萄糖溶液和1.5L,40wt％的硫酸铵溶液；每当溶氧量再次回升至80％时，再次一次性补充3L,50wt％的葡萄糖溶液和1.5L,40wt％的硫酸铵溶液；

发酵时间达到50h以后，每两小时取样检测发酵液中L-精氨酸含量，每两小时L-精氨酸含量增长幅度小于3g/L时，停止流加葡萄糖和硫酸铵，待发酵液中残还原糖的含量降至0.5wt％以下后，结束发酵。

对比例2

提供一种L-精氨酸的发酵生产方法，与实施例2的区别在于，步骤(2)中添加氨水调节初始pH值为7.2，然后添加2L,40wt％的硫酸铵溶液；当发酵液中的溶氧量回升至初始溶氧量的80％以上，且残还原糖含量降至0.5wt％以下时，一次性补充3L,50wt％的葡萄糖溶液和1.5L,40wt％的硫酸铵溶液；每当溶氧量再次回升至80％时，再次一次性补充3L,50wt％的葡萄糖溶液和1.5L,40wt％的硫酸铵溶液；

发酵时间达到50h以后，每两小时取样检测发酵液中L-精氨酸含量，每两小时L-精氨酸含量增长幅度小于3g/L时，停止流加葡萄糖和硫酸铵，待发酵液中残还原糖的含量降至0.5wt％以下后，结束发酵。

记录上述实施例和对比例的发酵周期(即发酵结束时的发酵时间)；用分光光度计测定发酵结束时发酵液在525nm处的吸光度，结合吸光度-L-精氨酸浓度标准曲线，测定发酵结束时发酵液中L-精氨酸的含量，并计算转化率，其中转化率＝发酵液中L-精氨酸的质量/总耗葡萄糖质量。

上述测试的结果如下表1所示：

表1

从表1可以看出，本发明实施例提供的L-精氨酸的发酵生产方法的发酵周期在65h以下，发酵终点L-精氨酸含量在48g/L以上，转化率在22％以上；通过控制发酵液中的残还原糖和铵氮含量在本发明所述的范围内，有助于进一步提高L-精氨酸产量和转化率，使发酵终点L-精氨酸含量达到59g/L以上，转化率达到27％以上。

其中，与实施例1相比，实施例5发酵过程中控制的残还原糖含量和游离氮元素含量偏低，大部分碳源和氮源被菌体自身繁殖消耗掉，只有小部分转化成菌体代谢产物L-精氨酸，导致发酵终点L-精氨酸含量和转化率显著下降；实施例6发酵过程中控制的残还原糖含量和游离氮元素含量偏高，因菌体生长对水有一定的依赖性，残还原糖和游离氮元素含量偏高，菌体细胞的生长因细胞脱水开始下降，会阻遏一个或更多的影响产物合成的酶(这被称为碳分解代谢产物阻遏)，导致发酵周期增加，发酵终点L-精氨酸含量和转化率显著下降。

分别与实施例1、实施例2相比，对比例1、对比例2采用分批补加的方式补充葡萄糖和硫酸铵，虽然使得发酵周期有所减少，但导致发酵终点L-精氨酸含量和转化率显著下降。

虽然，上文中已经用一般性说明、具体实施方式及试验，对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。