核黃素工業發酵的方法
2023-05-05 19:48:31 1
專利名稱：核黃素工業發酵的方法
技術領域：
本發明涉及一種核黃素工業發酵的方法。
背景技術：
核黃素的微生物發酵生產採用三級發酵法。將培養成熟的核黃素產生菌的斜面孢子用無菌水製成孢子懸浮液，接種於種子培養基中培養，最後將二級發酵液移種至三級發酵罐發酵得到核黃素髮酵液。不同核黃素生產商使用的原料不盡相同。目前，微生物發酵法採用的主要碳源為植物油、葡萄糖、糖蜜或大米糖等；有機氮源以蛋白腖、骨膠、魚粉、玉米漿為主，無機鹽有NaCl、K2HPO4, MgSO4等。所用的原料在工業應用上導致成本居高不下， 且供應難以保障。核黃素的生物合成與積累是一個複雜的代謝過程，受到碳源、氮源等許多因素的影響。因此，同選育核黃素高產菌種一樣，優化發酵工藝條件也是提高產量和經濟效益的最主要因素之一。現有的核黃素補料發酵工藝是一個連續的補料過程，是根據發酵液中還原糖的含量多少進行流加補料的。這種補料方式受外界系統變化的影響大，造成發酵液中的還原糖含量忽高忽低，不穩定，不利於核黃素的生產。
發明內容
本發明的目的是提供一種核黃素工業發酵的方法。本發明的技術方案是核黃素工業發酵的方法，它的步驟如下
(1)將種子培養基裝入10m3種子罐，消毒完成後，接入制好的枯草芽苞桿菌孢子懸浮液，好氧培養16 18小時，種子培養基的條件為生物氮素15g/L，玉米漿0. 2g/L，葡萄糖 5g/L, ρΗ6· 8 7· 0 ；
(2)將發酵培養基裝入200m3發酵罐，加入40kg已消毒的消泡劑，發酵培養基的條件為生物氮素3g/L，玉米漿1. 2g/L，甜菜鹼0. 01g/L, ρΗ6· 8 7· 2 ；
(3)在通入無菌潔淨空氣條件下，一次性加入消毒好的澱粉葡萄糖液，使葡萄糖濃度達到2g/L，消毒後，移入培養好的種子液，開始發酵，保持發酵溫度為38、0°C，以液氨調節pH 為6. 7 6. 9，控制通氣比為0. 8，使溶氧量達到20 30%。(4)發酵進行6小時後，測定殘糖量，至罐體中葡萄糖耗完為止，再保持廣2小時， 然後啟動機械攪拌，加入滅菌澱粉葡萄糖液，直到葡萄糖消耗完或溶氧量上升至60%時，中止發酵，發酵液進入提取工序提取核黃素。所述步驟(2)中消泡劑用量佔總物料質量的0. 029Γ0. 05%。所述步驟(4)中啟動機械攪拌，以600kg/hr的流速流加60%滅菌澱粉葡萄糖液， 在15小時內流加速度勻速遞增至800kg/hr，攪拌速度由95rpm遞增至U6rpm，流加15小時後，流加速度保持在850kg/hr左右，攪拌速度保持U6rpm，流加補料發酵過程中，保持發酵溫度37 39 °C，調節pH 7 7. 2，控制通氣比VVM1. (Tl. 5，維持溶氧量在20%以上，從流加補料開始，每8小時測定一次核黃素效價，直到38 42小時給定的葡萄糖消耗完或溶氧量上升至60%時，中止發酵，發酵液進入提取工序提取核黃素。所述步驟(4)發酵過程中，以無菌水補充蒸發的水量，使體積控制在11(T130 m3， 並保持罐壓0. 03 0. IOMPa0本發明以枯草芽苞桿菌為發酵菌株，在特定培養基中進行發酵，即先採用低濃度原料培養菌體在滅菌好的發酵培養基中一次性添加一定數量的補料物，然後接種發酵； 後根據發酵液溶解氧變化進行定量補料。發酵過程分為一次性補料階段和連續定量補料階段。其工藝條件如下
(1)種子培養基
生物氮素15g/l，玉米漿0. 2g/l，葡萄糖5g/l，ρΗ6· 8 7· 0。(2)發酵培養基
生物氮素3g/l，玉米漿1. 2g/l，甜菜鹼0. Olg/Ι, ρΗ6· 8 7· 2。(3) 一次性補料階段溫度 39士 1. 0 °C, ρΗ6. 8士0. 1，p02 ^ 20%，罐壓 0. 03 0. lOMPa，時間5 8小時。空氣攪拌，通氣比V V M為0.8。(4)連續定量補料階段溫度 38士 1. 0 °C, pH7. 1 士0. 1，p02 ^ 20%,罐壓 0. 03 0. IOMPa,時間40 42小時。空氣攪拌與95 126rpm機械攪拌，通氣比VVM1. (Tl. 5。(5)pH調節使用液氨調節pH，必要時以磷酸調節。(6)消泡劑用量按總物料量的0. 029Γ0. 05%進行控制。(7)補料液50°/Γ60%的玉米澱粉糖液。(8)殘糖量要求調控在0. 19Γ2. 0%。發明的有益效果是本發明通過從影響發酵穩定的溫度、PH值、殘糖量、溶氧量、 通氨量及補料方式等因素入手，對工藝控制條件進行優化。改變了傳統的核黃素補料發酵工藝，先採用低濃度原料培養菌體，後根據發酵液溶解氧變化進行定量補料，不僅可以有效的控制菌體過度增殖，避免代謝過度旺盛偏離最佳控制溫度，緩解通風供氧不足問題，而且還可以保持菌體活力，使核黃素的工業化發酵單位提高到18g/L以上，大約比普通發酵增產20%。此外，優化後的核黃素補料發酵工藝還能更好的讓微機自動優先控制，避免了因外界環境條件及人為因素的變化，而影響工藝優化方向，且簡化人為操作程序和操作工的勞動強度，達到穩定生產，增產增效，改善核黃素的補料發酵工藝條件，提高核黃素的合成速度、縮短發酵周期，增加發酵單位，降低生產成本。
具體實施例方式
實施例核黃素工業發酵的方法，它的步驟如下
(1)將種子培養基裝入10m3種子罐，消毒完成後，接入制好的枯草芽苞桿菌孢子懸浮液，好氧培養16 18小時，種子培養基的條件為生物氮素15g/L，玉米漿0. 2g/L，葡萄糖 5g/L, pH 6. 8 7. 0 ；
(2)將發酵培養基裝入200m3發酵罐，加入40kg已消毒的消泡劑，消泡劑用量佔總物料質量的0. 029Π). 05%，發酵培養基的條件為生物氮素3g/L，玉米漿1. 2g/L，甜菜鹼0. Olg/ L, ρΗ6· 8 7. 2 ；
(3)在通入無菌潔淨空氣條件下，一次性加入消毒好的澱粉葡萄糖液，使葡萄糖濃度達到2g/L，消毒後，移入培養好的種子液，開始發酵，保持發酵溫度為38、0°C，以液氨調節pH 為6. 7 6. 9，控制通氣比為0. 8，使溶氧量達到20 30% ；
(4)發酵進行6小時後，測定殘糖量，至罐體中葡萄糖耗完為止，再保持廣2小時，然後啟動機械攪拌，以600 kg/hr的流速流加60%滅菌澱粉葡萄糖液，在15小時內流加速度勻速遞增至800 kg/hr，攪拌速度由95 rpm遞增至126 rpm，流加15小時後，流加速度保持在 850 kg/hr左右，攪拌速度保持126 rpm，流加補料發酵過程中，保持發酵溫度37 39 °C，調節pH 7 7. 2，控制通氣比VVM 1. (Tl. 5，維持溶氧量在20%以上，從流加補料開始，每8小時測定一次核黃素效價，直到38 42小時給定的葡萄糖消耗完或溶氧量上升至60%時，中止發酵，發酵液進入提取工序提取核黃素，發酵過程中，以無菌水補充蒸發的水量，使體積控制在110 130 m3，並保持罐壓0. 03 0. IOMPa0
權利要求
1.核黃素工業發酵的方法，其特徵在於，它的步驟如下(1)將種子培養基裝入10Hi3種子罐，消毒完成後，接入制好的枯草芽苞桿菌孢子懸浮液，好氧培養16 18小時，種子培養基的條件為生物氮素15g/L，玉米漿0. 2g/L，葡萄糖 5g/L, ρΗ6· 8 7· 0 ；(2)將發酵培養基裝入200m3發酵罐，加入40kg已消毒的消泡劑，發酵培養基的條件為生物氮素3g/L，玉米漿1. 2g/L，甜菜鹼0. 01g/L, ρΗ6· 8 7· 2 ；(3)在通入無菌潔淨空氣條件下，一次性加入消毒好的澱粉葡萄糖液，使葡萄糖濃度達到2g/L，消毒後，移入培養好的種子液，開始發酵，保持發酵溫度為38、0°C，以液氨調節pH 為6. 7 6. 9，控制通氣比為0. 8，使溶氧量達到20 30% ；(4)發酵進行6小時後，測定殘糖量，至罐體中葡萄糖耗完為止，再保持廣2小時，然後啟動機械攪拌，加入滅菌澱粉葡萄糖液，直到葡萄糖消耗完或溶氧量上升至60%時，中止發酵，發酵液進入提取工序提取核黃素。
2.根據權利要求1所述的核黃素工業發酵的方法，其特徵在於所述步驟(2)中消泡劑用量佔總物料質量的0. 029Π). 05%。
3.根據權利要求1所述的核黃素工業發酵的方法，其特徵在於所述步驟(4)中啟動機械攪拌，以600kg/hr的流速流加60%滅菌澱粉葡萄糖液，在15小時內流加速度勻速遞增至800kg/hr，攪拌速度由95rpm遞增至U6rpm，流加15小時後，流加速度保持在850kg/ hr左右，攪拌速度保持U6rpm，流加補料發酵過程中，保持發酵溫度37 39。C，調節pH Π. 2，控制通氣比VVM1. (Tl. 5，維持溶氧量在20%以上，從流加補料開始，每8小時測定一次核黃素效價，直到38 42小時給定的葡萄糖消耗完或溶氧量上升至60%時，中止發酵，發酵液進入提取工序提取核黃素。
4.根據權利要求1所述的核黃素工業發酵的方法，其特徵在於所述步驟(4)發酵過程中，以無菌水補充蒸發的水量，使體積控制在11(T130 m3，並保持罐壓0. 03、. IOMPa0
全文摘要
本發明公開了一種核黃素工業發酵的方法，它的步驟如下將種子培養基裝入10m3種子罐，好氧培養；然後將發酵培養基裝入200m3發酵罐發酵，啟動機械攪拌，加入滅菌澱粉葡萄糖液，直到葡萄糖消耗完或溶氧量上升至60%時，中止發酵，發酵液進入提取工序提取核黃素。本發明改變了傳統的核黃素補料發酵工藝，先採用低濃度原料培養菌體，後根據發酵液溶解氧變化進行定量補料，不僅可以有效的控制菌體過度增殖，避免代謝過度旺盛偏離最佳控制溫度，緩解通風供氧不足問題，而且還可以保持菌體活力，使核黃素的工業化發酵單位提高到18g/L以上，比普通發酵增產20%。
文檔編號C12P25/00GK102154426SQ201010608768
公開日2011年8月17日 申請日期2010年12月28日 優先權日2010年12月28日
發明者何謐, 王專旭, 胡發強, 高峰 申請人:廣濟藥業(孟州)有限公司