L-色氨酸发酵中的细胞循环工艺研究

李 静,刘晓东,滕佳佳

(河南巨龙生物工程股份有限公司,河南 汝州 467599)

在研究中,将生物发酵罐与在线灭菌碟片式分离机相偶联,考察4种细胞循环策略对L-色氨酸的影响,筛选适宜的L-色氨酸细胞循环发酵策略。同时,基于细胞与色氨酸分子合成的线性关系分析,阐明了细胞循环策略对L-色氨酸合成的作用机理。

1 材料与方法

1.1 实验材料

1.1.1 菌 株

E.coliJLT-01,由公司菌种保藏室提供。

1.1.2 培 养 基

一级种子培养基(质量浓度):葡萄糖30 g/L,酵母粉15 g/L,K2HPO4·3H2O 24 g/L,KH2PO49.6 g/L,(NH4)2SO45 g/L,MgSO4·7H2O 1 g/L,盐酸四环素0.02 g/L。

二级种子培养基(质量浓度):葡萄糖20 g/L,酵母粉7.5 g/L,KH2PO41.5 g/L,KCl 1.9 g/L,(NH4)2SO44 g/L,MgSO4·7H2O 3.15 g/L,FeSO4·7H2O 0.075 6 g/L。

发酵培养基(质量浓度):葡萄糖10 g/L,酵母浸粉1 g/L,KH2PO41.5 g/L,KCl 1.9 g/L,(NH4)2SO44 g/L,MgSO4·7H2O 3.15 g/L,FeSO4·7H2O 0.075 6 g/L。

1.1.3 主要仪器

10 L和50 L全自动发酵罐,上海迪必尔生物设备工程有限公司;SBA-40E生物传感仪,山东科学院生物研究所;pH及溶氧电极,METTLER;Agilent 1200高效液相色谱仪,Agilent Technologie;GEA Westfalia Separator HSD 1-06-107在线蒸汽灭菌碟片式分离机,Oelde Deutschland。

1.2 培养方法

1.2.1 一级种子培养

挑取L-色氨酸平板菌苔悬浮于装有50 mL培养基的三角瓶中,温度36 ℃,转速200 r/min,培养时间8 h。

1.2.2 二级种子培养

将一级种子液接种于装有3 L种子培养基的10 L发酵罐中,发酵罐温度35 ℃,pH 7.0,调节通风量及搅拌转速将溶氧水平维持在20%,培养12 h,作为二级种子。

1.2.3 发酵培养

按照10%的接种量将二级种子液接种于装有18 L发酵培养基的50 L发酵罐中,培养温度为36 ℃,pH利用流加氨水维持在7.0(0～20 h)和6.5(20～40 h),通过调节通风量及搅拌转速将溶氧水平维持在20%。当初始葡萄糖耗尽时,采用溶氧反馈控制补料策略流加葡萄糖溶液,培养40 h。

将发酵罐与碟片式分离机相偶联,发酵罐中的培养液进入碟片式分离机,经离心后,上清液排出发酵系统(上清液的体积与葡萄糖溶液补加的体积相等),浓缩液重新回到发酵罐中。……