一种提高谷氨酸发酵产酸的方法

技术领域

本发明属于生物技术领域，具体涉及一种提高谷氨酸发酵产酸的方法。

背景技术

谷氨酸，是一种酸性氨基酸。分子内含两个羧基，化学名称为α-氨基戊二酸。谷氨酸是里索逊1856年发现的，为无色晶体，有鲜味，微溶于水，而溶于盐酸溶液，等电点3.22。大量存在于谷类蛋白质中，动物脑中含量也较多。谷氨酸在生物体内的蛋白质代谢过程中占重要地位，参与动物、植物和微生物中的许多重要化学反应。谷氨酸钠俗称味精，是重要的鲜味剂，对香味具有增强作用。谷氨酸钠广泛用于食品调味剂，既可单独使用，又能与其它氨基酸等并用。用于食品内，有增香作用。在食品中浓度为0.2％-0.5％，每人每天允许摄入量为0－120微克/千克(以谷氨酸计)。在食品加工中一般用量为0.2－1.5克/公斤。L-谷氨酸下游产品L-谷氨酸-钠盐，也就是日常所说的味精，因为具有鲜味而广泛应用于食品烹饪中。

发酵制备谷氨酸工艺中发酵培养基的优化是提高发酵效率的重要因素。玉米浆是制玉米淀粉的副产物，原料为玉米糁、水、玉米汁，是发酵制备谷氨酸的主要氮源。制造玉米淀粉须将玉米粒先用亚硫酸浸泡，浸泡液浓缩即制成黄褐色的液体，叫玉米浆，含有丰富的可溶性蛋白、生长素和一些前体物质，含大约40%～50%固体物质。味道微咸，是微生物生长很普遍应用的有机氮源，它还能促进青霉素等抗生素的生物合成。在玉米浸泡过程中若长有乳酸菌和酵母菌，则提高玉米浆的质量；若长有腐败性细菌则降低玉米浆的质量。玉米浆是微生物生长很普遍应用的有机氮源，它还能促进青霉素等抗生素的生物合成。

玉米浆是微生物发酵的主要氮源物质。玉米浆的生物发酵利用中主要存在两个问题。

第一，由于玉米浆中大部分氨基酸是以大分子的蛋白形式存在，微生物利用率较差，为满足发酵的营养需求，需要添加较大量的玉米浆。现有技术中一般采用水解的方式制得玉米浆水解液用于氨基酸发酵。上述处理玉米浆的方法不会造成染菌，但是对发酵效率没有明显提升。

第二， 玉米浸泡水中乳酸菌及乳酸含量不易控制，导致发酵效率参差不齐。对此，申请人之前的专利技术“一种提高玉米浆乳酸含量的方法”，包括如下步骤：将玉米粒经筛选去杂后，添加浸泡罐中，然后加入0.2%（v/v）亚硫酸浸提70h，温度控制在45℃，玉米粒和0.2%亚硫酸的比例为1kg：2L；收集玉米浸提液，浓缩至原体积的三分之一，然后按照10%的接种量接入保加利亚乳杆菌ATCC 11842种子液，控制在36℃培养24h，再用碟片离心机以5000rpm离心3min，收集上层液体，然后经过陶瓷膜过滤，过滤温度为55℃，滤膜孔径为0.08μm，收集滤液，再通过三效蒸发浓缩器进行浓缩至波美度达到23，即得玉米浆。该方法能够使得玉米浆中的乳酸达到理想指标，在提高氨基酸发酵产酸和转化率方面可实现不同程度的提高，同时提升了发酵生产工艺水平和氨基酸产品质量，提高了资源利用率。但是，该方法在实际生产应用中存在玉米浆生产周期长的缺陷，降低了氨基酸的生产效率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种提高谷氨酸发酵产酸的方法，旨在调整乳酸含量的同时，降低生产时间，提高生产效率，产谷氨酸效率更高。。

本发明是通过如下技术方案来实现的。

一种提高谷氨酸发酵产酸的方法，其包括如下步骤：

将谷氨酸棒杆种子液以8％接种量接种到含有发酵培养基的发酵罐中，菌体的接种浓度为OD

进一步地，所述玉米浆按照如下步骤制得：

将玉米粒经筛选去杂后，添加浸泡罐中，然后加入0.2%（v/v）亚硫酸浸提70h，温度控制在45℃；收集玉米浸提液，浓缩至原体积的三分之一，然后按照依次接入保加利亚乳杆菌种子液、植物乳杆菌种子液，控制在36℃培养12h，离心收集上层液体，然后经过陶瓷膜过滤，再通过三效蒸发浓缩器进行浓缩至波美度达到23，即得玉米浆。

优选地，所述保加利亚乳杆菌种子液的浓度为1×10

优选地，所述植物乳杆菌种子液的浓度为1×10

优选地，所述玉米粒和0.2%亚硫酸的比例为1kg：2L。

优选地，所述离心为：用碟片离心机以5000rpm离心3min。

优选地，所述陶瓷膜的孔径为0.08μm，过滤温度为55℃。

优选地，整个发酵过程中，控制发酵温度32℃，通风比1∶0.8，搅拌转速300r/min；通过流加质量百分比浓度为50％的葡萄糖维持残糖不低于1.0％，流加消泡剂消泡，通过流加液氨控制发酵液的pH值至7.0。

与现有技术相比，本发明改进之处以及取得的有益效果：

为了提高乳杆菌生产效率，缩短整个氨基酸发酵工序的时间，本发明将植物乳杆菌与保加利亚乳杆菌进行共生协作，使得发酵时间由24h降低为12h，能够快速降低铵态氮的含量，玉米浆中乳酸的含量维持在合适的上调幅度，氨基酸含量的大幅提升，使得玉米浆的营养组分更加合理，适合后续的谷氨酸发酵工艺使用。

附图说明

图1：培养时间对玉米浆各组分的影响；

图2：不同组别玉米浆的乳酸含量检测；

图3：不同组别玉米浆的氨基氮含量检测；

图4：不同组别玉米浆的铵态氮含量检测。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请具体实施例，对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

实施例1

一种提高玉米浆乳酸含量的方法，其包括如下步骤：

将玉米粒经筛选去杂后，添加浸泡罐中，然后加入0.2%（v/v）亚硫酸浸提70h，温度控制在45℃，玉米粒和0.2%亚硫酸的比例为1kg：2L；收集玉米浸提液，浓缩至原体积的三分之一，然后按照依次接入保加利亚乳杆菌ATCC 11842种子液（接种量为5%，种子液浓度为1×10

对比例1

一种提高玉米浆乳酸含量的方法，其包括如下步骤：

将玉米粒经筛选去杂后，添加浸泡罐中，然后加入0.2%（v/v）亚硫酸浸提70h，温度控制在45℃，玉米粒和0.2%亚硫酸的比例为1kg：2L；收集玉米浸提液，浓缩至原体积的三分之一，然后按照10%的接种量接入保加利亚乳杆菌ATCC 11842种子液（浓度为1×10

对比例2

一种提高玉米浆乳酸含量的方法，其包括如下步骤：

将玉米粒经筛选去杂后，添加浸泡罐中，然后加入0.2%（v/v）亚硫酸浸提70h，温度控制在45℃，玉米粒和0.2%亚硫酸的比例为1kg：2L；收集玉米浸提液，浓缩至原体积的三分之一，然后按照10%的接种量接入保加利亚乳杆菌ATCC 11842种子液（浓度为1×10

对比例3

一种提高玉米浆乳酸含量的方法，其包括如下步骤：

将玉米粒经筛选去杂后，添加浸泡罐中，然后加入0.2%（v/v）亚硫酸浸提70h，温度控制在45℃，玉米粒和0.2%亚硫酸的比例为1kg：2L；收集玉米浸提液，浓缩至原体积的三分之一，然后按照依次接入保加利亚乳杆菌ATCC 11842种子液（接种量为5%，种子液浓度为1×10

对比例4

一种提高玉米浆乳酸含量的方法，其包括如下步骤：

将玉米粒经筛选去杂后，添加浸泡罐中，然后加入0.2%（v/v）亚硫酸浸提70h，温度控制在45℃，玉米粒和0.2%亚硫酸的比例为1kg：2L；收集玉米浸提液，浓缩至原体积的三分之一，然后按照依次接入保加利亚乳杆菌ATCC 11842种子液（接种量为5%，种子液浓度为1×10

实施例2

培养时间对乳酸、氨基氮以及铵态氮的影响。

如图1所示，培养前期，随着发酵时间的增加，乳酸和氨基氮的产量迅速增加，铵态氮含量下降，培养至8h时，氨基氮的含量接近峰值，继续培养，氨基氮的含量首先维持，然后快速下降；铵态氮的含量随着培养时间的增加，下降明显，12h后，降低到2g/L以下，此时铵态氮作为速效氮源已经不能完全满足菌株增殖的需求，进而导致氨基氮的消耗。选择12h的培养时间较为合适。

实施例1和对比例1-4的发酵培养12h时，玉米浆中乳酸、氨基氮以及铵态氮的含量检测。如图2-4所示，实施例1玉米浆中乳酸含量较为适合后续氨基酸发酵中的菌株利用，对比例1-3较低，而对比例4组乳酸含量过高，会影响谷氨酸发酵中的棒杆菌的代谢活性。与对比例1-4相比较，实施例1的氨基氮水平最高，更有利于后续发酵使用。上述说明植物乳杆菌与保加利亚乳杆菌能够共生协作，快速利用铵态氮产生适量浓度的乳酸，并分解蛋白产生较高浓度的氨基氮供后续谷氨酸发酵工艺中的棒杆菌使用。

实施例3

一种提高谷氨酸发酵产酸的方法，其包括如下步骤：

将谷氨酸棒杆菌ATCC13761种子液以8％接种量接种到含有发酵培养基的发酵罐中，菌体的接种浓度为OD

所述发酵罐培养基的组分为：葡萄糖80g/L、玉米浆50g/L、磷酸二氢钾3g/L、磷酸氢二钾3g/L、七水硫酸镁1g/L、七水硫酸亚铁100g/L、生物素50μg/L。

上述玉米浆分别采用实施例1、对比例1-4制备的玉米浆。

不同玉米浆对发酵产酸量的影响，具体见表1：

表1

以上列举的仅是本发明的最佳具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。