一種用放線桿菌微氧發(fā)酵產(chǎn)丙酮酸的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及丙酮酸制備領(lǐng)域，具體涉及一種用放線桿菌微氧發(fā)酵產(chǎn)丙酮酸的方 法。
[0002]
【背景技術(shù)】
[0003] 丙酮酸（/yrwFate)，又稱2-氧代丙酸、a-酮基丙酸或乙酰基甲酸，是最重要的a_氧代羧酸之一。丙酮酸在生物能量代謝中具有十分重要的作用，在無(wú)氧分解下有各種變 化形式，如肌肉產(chǎn)生乳酸、酵母的酒精發(fā)酵和植物組織在無(wú)氧狀態(tài)下生成乳酸或乙醇等，而 所有形成丙酮酸的反應(yīng)途徑是完全相同的，并且在有氧狀態(tài)下分解，通過(guò)三羧酸循環(huán)被完 全氧化?？梢哉J(rèn)為這是獲得能量最有效的途徑。在這個(gè)意義上，丙酮酸位于無(wú)氧分解和有 氧分解的交界點(diǎn)上，是極為重要的中間產(chǎn)物。丙酮酸還是合成多種化合物的前體，用途極為 廣泛，如：（1)制藥工業(yè)：用于酶法合成L-色氨酸、L-酪氨酸、L-多巴；合成L-半胱氨酸、 L-亮氨酸、維生素B6和B12等；與乳酸、鋰構(gòu)成人工胰臟；作為體外傳感器測(cè)定葡萄糖的 含量。（2)生化研究：用于伯醇及仲醇的檢定；轉(zhuǎn)氨酶的測(cè)定；脂肪族胺的顯色劑等。（3)農(nóng) 用化學(xué)品：合成乙烯系聚合物、氫化阿托酸、谷物保護(hù)劑等多種農(nóng)藥的起始原料。（4)細(xì)胞 培養(yǎng)：與乳酸組成抗氧化劑，降低對(duì)細(xì)胞的傷害；是動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的重要底物。（5)食品工 業(yè)：GB2760-1996規(guī)定為酸味添加劑。近年來(lái)由于在減肥上有特效而受到西方消費(fèi)者青睞。
[0004] 目前生產(chǎn)丙酮酸的方法主要有酒石酸脫水脫羧法、乳酸催化氧化法、羥酯丙酮法、 電化學(xué)合成法、乳酸乙酯空氣氧化法、生物發(fā)酵法以及酶轉(zhuǎn)化法。國(guó)內(nèi)生產(chǎn)丙酮酸酸的廠家 主要有浙江臺(tái)州興業(yè)化工廠等少數(shù)十幾家企業(yè)，年生產(chǎn)能力約1000噸，而且主要使用的 是落后的酒石酸法。資料顯示能直接產(chǎn)生丙酮酸的菌種主要有以下各屬：（1)細(xì)菌及放線 菌：也//?<9^9辦<3<^6?/'(不動(dòng)桿菌屬），5^辦0/7力_77/?7?(裂裙菌屬），萬(wàn)/^6?/'0辦 <3<^6?/'(腸桿菌屬）， (腸球菌屬(埃希氏菌屬(假單抱菌屬）；（2)酵 母菌：iteAa/yf與Fees(德巴利酵母屬），(假絲酵母屬），(酵母屬)， (球擬酵母屬）等。
[0005]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種用放線桿菌微氧發(fā)酵產(chǎn)丙酮酸 的方法，發(fā)酵工藝簡(jiǎn)單，產(chǎn)率高。
[0007] 為解決現(xiàn)有技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采取的技術(shù)方案： 一種用放線桿菌微氧發(fā)酵產(chǎn)丙酮酸的方法，以產(chǎn)琥珀酸放線桿菌知ciBm)為菌株在微氧環(huán)境下發(fā)酵產(chǎn)丙酮酸。
[0008] 上述用放線桿菌微氧產(chǎn)丙酮酸的方法，包括以下步驟： 步驟1，配種子培養(yǎng)基、發(fā)酵培養(yǎng)基、碳源補(bǔ)料罐培養(yǎng)液； 步驟2,對(duì)發(fā)酵罐、碳源補(bǔ)料罐、種子培養(yǎng)基、發(fā)酵培養(yǎng)基、碳源補(bǔ)料罐培養(yǎng)液以及血清 瓶進(jìn)行滅菌處理； 步驟3,取滅菌后的血清瓶，接入種子培養(yǎng)基，通入C02后再接入產(chǎn)琥珀酸放線桿菌搖床 培養(yǎng)后作為發(fā)酵菌種； 步驟4,在滅菌后的發(fā)酵罐接入發(fā)酵培養(yǎng)基，通入氣體，再按照接種量體積比為3~10% 接入發(fā)酵菌種后，通過(guò)調(diào)控通氣量、攪拌轉(zhuǎn)速、初糖濃度和補(bǔ)糖濃度，改變進(jìn)氣成分和pH調(diào) 節(jié)劑發(fā)酵30~72h得丙酮酸，發(fā)酵全程pH為6. 5~7. 5,溫度為35~40°C。
[0009] 作為優(yōu)選的是，所述步驟1的種子培養(yǎng)基成分包括：葡萄糖，酵母膏，玉米漿， NaHC03,NaH2P04 ? 2H20,K2HP04 ? 3H20,pH7. 0 ;發(fā)酵培養(yǎng)基成分包括：葡萄糖，酵母膏，玉米 漿，乙酸鈉，KH2P04,MgCl2 ? 6H20,CaCl2,NaCl，Na2HP04 ? 12H20,NaH2P04 ? 2H20,pH7. 0 ;碳源 補(bǔ)料培養(yǎng)液：葡萄糖、蔗糖、淀粉糖化液、糖蜜或木質(zhì)纖維素水解液。
[0010] 作為優(yōu)選的是，所述步驟4的進(jìn)氣成分為空氣或者C02和空氣的混合氣，所述通氣 量為 1~3vvm。
[0011] 作為進(jìn)氣成分的優(yōu)選是，所述C02和空氣的混合氣的體積比為1:5、1:3或1:1。
[0012] 作為優(yōu)選的是，所述攪拌轉(zhuǎn)速為50~500r/min，所述發(fā)酵培養(yǎng)基的體積為 0? 05?50000L。
[0013] 作為優(yōu)選的是，所述產(chǎn)琥珀酸放線桿菌為產(chǎn)琥珀酸放線桿菌NJ113或產(chǎn)琥珀酸放 線桿菌130Z。
[0014] 作為優(yōu)選的是，所述pH調(diào)節(jié)劑為碳酸鈉、碳酸鉀、碳酸鎂、氫氧化鈉、氫氧化鉀或 氫氧化鎂中的一種或者多種。
[0015] 作為優(yōu)選的是，所述發(fā)酵培養(yǎng)基中糖為葡萄糖、蔗糖、淀粉糖化液、糖蜜或木質(zhì)纖 維素水解液中任一種。
[0016] 作為優(yōu)選的是，所述步驟4的初糖濃度為30~150g/L，補(bǔ)糖濃度為30g/L。
[0017] 有益效果 本發(fā)明利用野生型放線桿菌進(jìn)行丙酮酸發(fā)酵，菌株穩(wěn)定，發(fā)酵方式簡(jiǎn)便新穎，發(fā)酵工藝 簡(jiǎn)單，單位菌株丙酮酸產(chǎn)率高，縮短了發(fā)酵周期，為微生物發(fā)酵法生產(chǎn)丙酮酸的工業(yè)化提供 了簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)的發(fā)酵工藝。
【具體實(shí)施方式】
[0018] 下面的實(shí)施例可使本專業(yè)技術(shù)人員更全面地理解本發(fā)明，但不以任何方式限制本 發(fā)明。
[0019] 實(shí)施例1 一種用放線桿菌微氧發(fā)酵產(chǎn)丙酮酸的方法，包括以下步驟： 步驟1，配種子培養(yǎng)基、發(fā)酵培養(yǎng)基、碳源補(bǔ)料罐培養(yǎng)液，配方如下： 種子培養(yǎng)基（g?L_〇:葡萄糖10 (分消），酵母膏5,玉米漿5,NaHC03 10,NaH2P04 ? 2H20 9. 6,K2HP04 ? 3H20 15. 5,pH7. 0 ; 發(fā)酵培養(yǎng)基（g*L，：葡萄糖40(分消），酵母膏10,玉米漿10,乙酸鈉1.36，KH2P04 3，MgCl2 ? 6H20 0? 2,CaCl2 0? 2,NaCl1，Na2HP04 ? 12H20 0? 31，NaH2P04 ? 2H20 1. 6,pH7. 0 ; 碳源補(bǔ)料罐培養(yǎng)液（g?L，：葡萄糖750 ; 步驟2,取發(fā)酵罐、碳源補(bǔ)料罐、種子培養(yǎng)基、發(fā)酵培養(yǎng)基、碳源補(bǔ)料罐培養(yǎng)液以及 100ml的血清瓶在121°C下滅菌15分鐘，備用； 步驟3,取滅菌后的血清瓶，接入20ml的種子培養(yǎng)基，通入C02，再接入產(chǎn)琥珀酸放線 桿菌NJ113,搖床37°C轉(zhuǎn)速為180rpm/min下培養(yǎng)10小時(shí)，作為發(fā)酵菌種； 步驟4,將滅菌后的發(fā)酵罐接入600ml的發(fā)酵培養(yǎng)基，利用儲(chǔ)氣罐控制空氣的通氣量為 1vvm，攪拌轉(zhuǎn)速為200r/min，按照接種量為10% (v/v)接入發(fā)酵菌種，初糖濃度為50g/L， 當(dāng)培養(yǎng)基糖耗完，使用碳源補(bǔ)料罐一次性添加糖，使糖濃度達(dá)到30g/L，全程使用碳酸鈉控 制口!1為6.5，發(fā)酵溫度：371：，發(fā)酵7211結(jié)束。
[0020] 實(shí)施例2 步驟1至步驟3同實(shí)施例1，其中碳源補(bǔ)料罐培養(yǎng)液為200g/