阅读说明：本技术 一种发酵生产氨基葡萄糖的方法 (Method for producing glucosamine by fermentation ) 是由 卢健行 吴祥舟 刘长峰 马善丽 卢建功 卢建智 于 2019-11-12 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种发酵生产氨基葡萄糖的方法,将大肠杆菌、酿酒酵母、葡萄球菌进行活化后制得混合发酵剂；将混合发酵剂接种至含有葡萄糖的发酵培养基中在发酵罐中进行发酵培养,培养温度为35-38℃,培养时间为35-48h,得到含有氨基葡萄糖的发酵液,经分离纯化后得到氨基葡萄糖产品。本发明通过混合发酵剂实现高效发酵生产氨基葡萄糖,半胱氨酸的加入可以降低发酵过程中谷氨酸的产生速度,提高氨基葡萄糖的合成速率。(The invention discloses a method for producing glucosamine by fermentation, which comprises the steps of activating escherichia coli, saccharomyces cerevisiae and staphylococcus to prepare a mixed starter; inoculating the mixed starter to a fermentation medium containing glucose, performing fermentation culture in a fermentation tank at 35-38 deg.C for 35-48h to obtain fermentation liquid containing glucosamine, and separating and purifying to obtain glucosamine product. The invention realizes the high-efficiency fermentation production of the glucosamine by mixing the leaven, and the addition of the cysteine can reduce the production speed of the glutamic acid in the fermentation process and improve the synthesis rate of the glucosamine.)

一种发酵生产氨基葡萄糖的方法

技术领域

本发明属于生物发酵技术领域，具体涉及一种发酵生产氨基葡萄糖的方法。

背景技术

氨基葡萄糖(GleN)是一种重要的氨基己糖，它由葡萄糖的一个羟基被氨基取代形成，目前市面上氨基葡萄糖主要有两类，一是氨基葡萄糖盐酸盐，一类是氨基葡萄糖硫酸盐。氨基葡萄糖盐酸盐(D-Glucosamine Hydrochloride),分子式C₆H₁₃NO₅·HCl，是一种白色结晶，无气味，略有甜味，易溶于水，微溶于甲醇，不溶于乙醇等有机溶剂，它对人体具有重要的生理功能，参与肝肾解毒，发挥抗炎护肝作用，对治疗风湿性关节炎症和胃溃疡有良好的疗效，是合成抗生素和抗癌药物的主要原料；还可应用于食品、化妆品和饲料添加剂中。氨基葡萄糖盐酸盐是由天然的甲壳质提取的，是一种海洋生物制剂，是硫酸软骨素的主要成分。它能促进人体粘多糖的合成，提高关节滑液的粘性，能改善关节软骨的代谢，有利于关节软骨的修复，具有明显的消炎镇痛作用。它具有促进抗生素注射效能的作用，可供糖尿病者作营养补助剂。

目前生产氨基葡萄糖的方法主要有酸水解法、酶解法及微生物发酵法。酸水解法和酶解法的生产原料来源于鱼虾蟹等的外骨骼，通过提取甲壳素与壳聚糖，再经酸解或酶解获得氨基葡萄糖；但酸水解法工艺过程中需要使用大量浓盐酸，会带来较严重的工业污染；酶解法是利用壳聚糖对鱼虾蟹外骨骼进行降解，该工艺效率低下，生产成本较高，因此，寻找合适的微生物发酵法实现氨基葡萄糖的工业化生产是目前的环境和市场需求。

发明内容

为弥补现有技术的不足，本发明提供一种发酵生产氨基葡萄糖的方法，生产效率高，成本低，操作简单。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种发酵生产氨基葡萄糖的方法，其特殊之处在于：包括以下步骤：将大肠杆菌、酿酒酵母、葡萄球菌进行活化后制得混合发酵剂；将混合发酵剂接种至含有葡萄糖的发酵培养基中在发酵罐中进行发酵培养，培养温度为35-38℃，培养时间为35-48h，得到含有氨基葡萄糖的发酵液，经分离纯化后得到氨基葡萄糖产品。

作为优选方案，所述混合发酵剂按照大肠杆菌、酿酒酵母、葡萄球菌的体积比3:(0.5-0.8):(1-2)制得，混合发酵剂可以增强大肠杆菌的发酵活性。

进一步的，所述大肠杆菌、酿酒酵母、葡萄球菌的活化为将菌种接种在种子培养基中，控制培养温度36-38℃，摇床速度220-270rpm，培养时间为12-14h。

作为优选方案，所述种子培养基包括蛋白胨11.5g/L、酵母浸粉20g/L、半胱氨酸10g/L、氯化钠5g/L、硫酸铵2g/L、甘油5.5g/L，pH 6.5-7.0。

作为优选方案，所述发酵培养基包括：葡萄糖25g/L、酵母浸粉20g/L、硝酸钠3g/L、磷酸氢二钾1.05g/L、氯化钠0.1g/L、硫酸镁0.5g/L、硫酸亚铁0.03g/L、乳糖3.2g/L、甘油5.5g/L，pH 6.5-7.0；所述混合发酵剂按10％的接种量接种在发酵培养基上。

作为优选方案，发酵罐中摇床转速220-300rpm。

作为优选方案，所述发酵过程采用恒速补料发酵，葡萄糖补料速度为3-4L/h。

作为优选方案，所述发酵培养基pH用氨水调节为6.7-7.0。

本发明的有益效果是：本发明通过混合发酵剂实现高效发酵生产氨基葡萄糖，半胱氨酸的加入可以降低发酵过程中谷氨酸的产生速度，提高氨基葡萄糖的合成速率，不仅降低了反应的成本，而且提高了氨基葡萄糖的收率，可以实现工业化生产。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细的说明，以帮助本领域的技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解，本发明的保护范围包括但不限于以下实施例，在不偏离本申请的精神和范围的前提下任何对本发明的技术方案的细节和形式所做出的修改均落入本发明的保护范围内。

以下实施例均按照下列培养基组成：

种子培养基包括：蛋白胨11.5g/L、酵母浸粉20g/L、半胱氨酸10g/L、氯化钠5g/L、硫酸铵2g/L、甘油5.5g/L，pH 6.5-7.0；

发酵培养基包括：葡萄糖25g/L、酵母浸粉20g/L、硝酸钠3g/L、磷酸氢二钾1.05g/L、氯化钠0.1g/L、硫酸镁0.5g/L、硫酸亚铁0.03g/L、乳糖3.2g/L、甘油5.5g/L。

实施例1

将大肠杆菌、酿酒酵母、葡萄球菌按照体积比3:0.8:1.2混合后接种在种子培养基中活化培养，控制培养温度37℃，摇床速度230rpm，培养时间为12h，用氨水调节pH值6.7；将混合发酵剂按照10％接种量接种至含有葡萄糖的发酵培养基中在发酵罐中进行发酵培养，培养温度为37℃，摇床速度230rpm，培养时间为40h，用氨水调节pH值6.7，得到含有氨基葡萄糖的发酵液，整个发酵过程控制葡萄糖补料速度为4L/h，检测发酵液中氨基葡萄糖含量为80.2g/L。

实施例2

将大肠杆菌、酿酒酵母、葡萄球菌按照体积比3:0.5:1.5混合后接种在种子培养基中活化培养，控制培养温度36℃，摇床速度250rpm，培养时间为12h，用氨水调节pH值6.7；将混合发酵剂按照10％接种量接种至含有葡萄糖的发酵培养基中在发酵罐中进行发酵培养，培养温度为35℃，摇床速度250rpm，培养时间为42h，用氨水调节pH值6.7，得到含有氨基葡萄糖的发酵液，整个发酵过程控制葡萄糖补料速度为3.5L/h，检测发酵液中氨基葡萄糖含量为76.8g/L。

实施例3

将大肠杆菌、酿酒酵母、葡萄球菌按照体积比3:0.6:1.2混合后接种在种子培养基中活化培养，控制培养温度37℃，摇床速度240rpm，培养时间为13h，用氨水调节pH值6.9；将混合发酵剂按照10％接种量接种至含有葡萄糖的发酵培养基中在发酵罐中进行发酵培养，培养温度为35-38℃，摇床速度240rpm，培养时间为35-48h，用氨水调节pH值6.9，得到含有氨基葡萄糖的发酵液，整个发酵过程控制葡萄糖补料速度为4L/h，检测发酵液中氨基葡萄糖含量为78.1g/L。

实施例4

将大肠杆菌、酿酒酵母、葡萄球菌按照体积比3:0.8:2混合后接种在种子培养基中活化培养，控制培养温度37℃，摇床速度230rpm，培养时间为12-14h，用氨水调节pH值6.8；将混合发酵剂按照10％接种量接种至含有葡萄糖的发酵培养基中在发酵罐中进行发酵培养，培养温度为37℃，摇床速度230rpm，培养时间为44h，用氨水调节pH值6.8，得到含有氨基葡萄糖的发酵液，整个发酵过程控制葡萄糖补料速度为3.8L/h，检测发酵液中氨基葡萄糖含量为78.8g/L。

实施例5

将大肠杆菌、酿酒酵母、葡萄球菌按照体积比3:0.7:1.5混合后接种在种子培养基中活化培养，控制培养温度38℃，摇床速度220rpm，培养时间为14h，用氨水调节pH值7.0；将混合发酵剂按照10％接种量接种至含有葡萄糖的发酵培养基中在发酵罐中进行发酵培养，培养温度为38℃，摇床速度220rpm，培养时间为38h，用氨水调节pH值7.0，得到含有氨基葡萄糖的发酵液，整个发酵过程控制葡萄糖补料速度为4L/h，检测发酵液中氨基葡萄糖含量为79.4g/L。

对比例1

本实施例的氨基酸葡萄糖发酵生产方法同实施1，其中大肠杆菌、酿酒酵母、葡萄球菌混合发酵剂用大肠杆菌代替，检测发酵液中氨基葡萄糖含量为51.3g/L。