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一种基于指数流加补料原理的鲜味肽发酵生产方法

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成果类型:
专利
发明/设计人:
孙伟峰;伍圆明;王莉;伍伦杰;林璐;...
申请/专利权人:
衡阳师范学院
专利类型:
发明专利
语种:
中文
申请时间:
2019-05-10
申请/专利号:
CN201910387109.8
公开时间:
2019-10-01
公开号:
CN110295213A
主申请人地址:
421002 湖南省衡阳市珠晖区衡花路16号
代理人:
郭艳艳
机构署名:
本校为其他完成单位
主权项:
1.一种基于指数流加补料原理的鲜味肽发酵生产方法,其特征在于:将鲜味肽的生物表达工程菌以10~15%的体积比接种至pH为7的培养基中,在37℃条件下进行发酵,发酵过程中补料流加速率通过式1确定, 其中,F表示补料流加速率,μset表示菌体比生长速率,X0表示开始补料时发酵罐内的菌体浓度,V0表示开始补料时发酵罐内的培养基体积,SF表示补料培养基中的底物葡萄糖浓度,YX/S菌体生长基于底物的得率系数,t表示补料时间;所述菌体比生长速率μset通过庞特里阿金极大值原理优化得出。 2.根据权利要求1所述的基于指数流加补料原理的鲜味肽发酵生产方法,其特征在于,菌体比生长速率μset的优化包括如下步骤: S1:建立鲜味肽生物表达工程菌的发酵动力学模型,所述模型如式2~4所示; 其中,式2为菌体生长速率方程,式3为底物消耗速率方程,式4为产物合成速率方程;X为补料发酵时发酵罐内的菌体密度,S为补料发酵时发酵罐内的葡萄糖浓度,P为补料发酵时发酵罐内的产物浓度,YP/S为产物基于底物的得率系数,qm为于细胞维持的比底物消耗速率系数,α为细胞生长速率相关的产物表达速率系数,β为细胞密度相关产物表达速率系数; S2:基于S1所述的发酵动力学模型确定庞特里阿金极大值原理中的状态方程、目标函数和待求解的控制条件; 其中,式5~7为状态方程,式8为目标函数; S3:基于步骤S2所述的状态方程和目标函数,引入拉格朗日乘子构建哈密顿函数,并确定目标函数求极值所需的必要条件:伴随函数和控制方程; H=λ1f1+λ2f2+(1+λ3)f3 9 其中,式9为哈密顿函数,式10为伴随函数,式11为控制方程; S4:联立求解步骤S2及步骤S3所述的状态方程、伴随函数和控制方程,确定目标函数在给出条件范围内取得极值时,对应控制条件的最优过程变化,即优化得出不同时间段的比生长速率μset。 3.根据权利要求1所述的基于指数流加补料原理的鲜味肽发酵生产方法,其特征在于:所述鲜味肽为牛肉风味肽,其序列如SEQ ID NO.1所示。 4.根据权利要求1所述的基于指数流加补料原理的鲜味肽发酵生产方法,其特征在于:所述鲜味肽的生物表达工程菌以Bacillus subtilis 168为宿主菌,以pMA09为载体质粒,以PsrfA为启动子。 5.根据权利要求1所述的基于指数流加补料原理的鲜味肽发酵生产方法,其特征在于,所述培养基包括以下浓度的组分:柠檬酸氢二铵7.5g/L、硫酸钠2.0g/L、硫酸铵20.0g/L、氯化铵3.5g/L、磷酸氢二钾14.6g/L、一水磷酸二氢钠4.0g/L、七水硫酸镁1.0g/L、葡萄糖20.0g/L和微量金属离子溶液3.0mL。 6.根据权利要求5所述的基于指数流加补料原理的鲜味肽发酵生产方法,其特征在于:所述微量金属离子溶液包括以下浓度的组分:氯化钙0.5g/L、七水硫酸锌0.18g/L、一水硫酸锰0.1g/L、乙二胺四乙酸二钠10.05g/L、氯化铁8.35g/L、五水硫酸铜0.16g/L和六水氯化钴0.18g/L。
摘要:
本发明公开了一种基于指数流加补料原理的鲜味肽发酵生产方法。该方法以鲜味肽生物表达菌的发酵动力学模型为前提,利用庞特里阿金极大值原理,通过建立状态方程和目标函数,求取目标函数在一定限制条件范围内取得极大值时所对应的比生长速率的最优过程变化,并以此控制鲜味肽的发酵生产。该发酵生产优化方法有效提升了鲜味肽的产量,可广泛应用于肽或蛋白质的发酵生产领域。

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