L-酪氨酸连续发酵工艺研究Study on Continuous Fermentation Technology of L-Tyrosine
王锐麒,刘韪玮,赵春光,徐庆阳
摘要(Abstract)：
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。
关键词(KeyWords)： L-酪氨酸;连续发酵工艺;大肠杆菌;糖酸转化率;补糖速率
基金项目(Foundation): 宁夏回族自治区重点研发计划(2021BDE92007);; 山东省重点研发计划(2021ZDSYS10)
作者(Author): 王锐麒,刘韪玮,赵春光,徐庆阳
参考文献(References)：
- [1]李国华.L-酪氨酸的发酵过程控制和提取工艺研究[D].天津：天津科技大学，2021.
- [2]李国华，熊海波，陈宁，等.木糖对L-酪氨酸发酵的影响[J].中国调味品，2020,45(8):6-9,15.
- [3]高晗.多酶偶联生物合成丙酮酸和L-酪氨酸研究[D].南京：南京大学，2014.
- [4]肖国安，王先兵，焦庆才，等.L-酪氨酸酶法转化制备方法：中国，CN103224972A[P].2013-07-31.
- [5]冯莹莹，刘均忠，张宏娟，等.双酶偶联生物合成L-酪氨酸[J].精细化工，2014,31(5):570-574,606.
- [6]尚新达.L-酪氨酸微生物转化及代谢产物分析鉴定[D].郑州：郑州大学，2014.
- [7]常俊俊，刘均忠，刘茜，等.重组酪氨酸酚裂解酶全细胞催化合成L-酪氨酸[J].精细化工，2013,30(10):1112-1116,1137.
- [9]姚元锋，赵广荣.L-酪氨酸代谢工程研究进展[J].食品与发酵工业，2013,39(5):132-137.
- [9]陈亚红，田丰收，周盼.酶催化分光光度法测定L-酪氨酸[J].中国酿造，2012,31(2):180-182.
- [10]鲁伟，刘世桃，周守智，等.L-酪氨酸纯化工艺的优化[J].氨基酸和生物资源，2010,32(3):80-82.
- [11]李秀华，王自瑛，王后方.L-酪氨酸的合成研究[J].科技信息(科学教研),2007(33):343,397.
- [12]LüTKE-EVERSLOH T,STEPHANOPOULOS G.L-tyrosine production by deregulated strains of Escherichia coli[J].Applied Microbiology and Biotechnology,2007,75(1):103-110.
- [13]LüTKE-EVERSLOH T,SANTOS C N S,STEPHANOPOULOS G.Perspectives of biotechnological production of L-tyrosine and its applications[J].Applied Microbiology and Biotechnology,2007,77(4):751-762.
- [14]KIM B.Metabolic engineering of Escherichia coli for the enhanced production of L-tyrosine[J].Biotechnology and Bioengineering,2018,115(10):2554-2564.
- [15]涂佳，艾文胜，刘翔博，等.麻竹笋干提取L-酪氨酸实验[J].湖南林业科技，2013,40(5):48-50.
- [16]徐勉懿，潘祖亭，王润涛，等.β-环糊精与L-丙氨酸、L-酪氨酸包络物的荧光光谱研究[J].云南大学学报(自然科学版),1993(S1):56-57.
- [17]STUDIER F W.T7 expression systems for inducible production of proteins from cloned genes in E.coli[J].Current Protocols in Molecular Biology,2018,124(1):63.
- [18]REIDER A A.Evolved hexose transporter enhances xylose uptake and glucose/xylose co-utilization in Saccharomyces cerevisiae[J].Scientific Reports,2016,6(1):19512.
- [19]VARMA A,PALSSON B O.Stoichiometric flux balance models quantitatively predict growth and metabolic by-product secretion in wild-type Escherichia coli W3110[J].Applied and Environmental Microbiology,1994,60(10):3724-3731.