专利名称：核黄素工业发酵的方法
技术领域：
本发明涉及一种核黄素工业发酵的方法。
背景技术：
核黄素的微生物发酵生产采用三级发酵法。将培养成熟的核黄素产生菌的斜面孢子用无菌水制成孢子悬浮液，接种于种子培养基中培养，最后将二级发酵液移种至三级发酵罐发酵得到核黄素发酵液。不同核黄素生产商使用的原料不尽相同。目前，微生物发酵法采用的主要碳源为植物油、葡萄糖、糖蜜或大米糖等；有机氮源以蛋白胨、骨胶、鱼粉、玉米浆为主，无机盐有NaCl、K2HPO4, MgSO4等。所用的原料在工业应用上导致成本居高不下， 且供应难以保障。核黄素的生物合成与积累是一个复杂的代谢过程，受到碳源、氮源等许多因素的影响。因此，同选育核黄素高产菌种一样，优化发酵工艺条件也是提高产量和经济效益的最主要因素之一。现有的核黄素补料发酵工艺是一个连续的补料过程，是根据发酵液中还原糖的含量多少进行流加补料的。这种补料方式受外界系统变化的影响大，造成发酵液中的还原糖含量忽高忽低，不稳定，不利于核黄素的生产。
发明内容
本发明的目的是提供一种核黄素工业发酵的方法。本发明的技术方案是核黄素工业发酵的方法，它的步骤如下
(1)将种子培养基装入10m3种子罐，消毒完成后，接入制好的枯草芽苞杆菌孢子悬浮液，好氧培养16 18小时，种子培养基的条件为生物氮素15g/L，玉米浆0. 2g/L，葡萄糖 5g/L, ρΗ6· 8 7· 0 ；
(2)将发酵培养基装入200m3发酵罐，加入40kg已消毒的消泡剂，发酵培养基的条件为生物氮素3g/L，玉米浆1. 2g/L，甜菜碱0. 01g/L, ρΗ6· 8 7· 2 ；
(3)在通入无菌洁净空气条件下，一次性加入消毒好的淀粉葡萄糖液，使葡萄糖浓度达到2g/L，消毒后，移入培养好的种子液，开始发酵，保持发酵温度为38、0°C，以液氨调节pH 为6. 7 6. 9，控制通气比为0. 8，使溶氧量达到20 30%。(4)发酵进行6小时后，测定残糖量，至罐体中葡萄糖耗完为止，再保持广2小时， 然后启动机械搅拌，加入灭菌淀粉葡萄糖液，直到葡萄糖消耗完或溶氧量上升至60%时，中止发酵，发酵液进入提取工序提取核黄素。所述步骤(2)中消泡剂用量占总物料质量的0. 029Γ0. 05%。所述步骤(4)中启动机械搅拌，以600kg/hr的流速流加60%灭菌淀粉葡萄糖液， 在15小时内流加速度勻速递增至800kg/hr，搅拌速度由95rpm递增至U6rpm，流加15小时后，流加速度保持在850kg/hr左右，搅拌速度保持U6rpm，流加补料发酵过程中，保持发酵温度37 39 °C，调节pH 7 7. 2，控制通气比VVM1. (Tl. 5，维持溶氧量在20%以上，从流加补料开始，每8小时测定一次核黄素效价，直到38 42小时给定的葡萄糖消耗完或溶氧量上升至60%时，中止发酵，发酵液进入提取工序提取核黄素。所述步骤(4)发酵过程中，以无菌水补充蒸发的水量，使体积控制在11(T130 m3， 并保持罐压0. 03 0. IOMPa0本发明以枯草芽苞杆菌为发酵菌株，在特定培养基中进行发酵，即先采用低浓度原料培养菌体在灭菌好的发酵培养基中一次性添加一定数量的补料物，然后接种发酵； 后根据发酵液溶解氧变化进行定量补料。发酵过程分为一次性补料阶段和连续定量补料阶段。其工艺条件如下
(1)种子培养基
生物氮素15g/l，玉米浆0. 2g/l，葡萄糖5g/l，ρΗ6· 8 7· 0。(2)发酵培养基
生物氮素3g/l，玉米浆1. 2g/l，甜菜碱0. Olg/Ι, ρΗ6· 8 7· 2。(3) 一次性补料阶段温度 39士 1. 0 °C, ρΗ6. 8士0. 1，p02 ^ 20%，罐压 0. 03 0. lOMPa，时间5 8小时。空气搅拌，通气比V V M为0.8。(4)连续定量补料阶段温度 38士 1. 0 °C, pH7. 1 士0. 1，p02 ^ 20%,罐压 0. 03 0. IOMPa,时间40 42小时。空气搅拌与95 126rpm机械搅拌，通气比VVM1. (Tl. 5。(5)pH调节使用液氨调节pH，必要时以磷酸调节。(6)消泡剂用量按总物料量的0. 029Γ0. 05%进行控制。(7)补料液50°/Γ60%的玉米淀粉糖液。(8)残糖量要求调控在0. 19Γ2. 0%。发明的有益效果是本发明通过从影响发酵稳定的温度、PH值、残糖量、溶氧量、 通氨量及补料方式等因素入手，对工艺控制条件进行优化。改变了传统的核黄素补料发酵工艺，先采用低浓度原料培养菌体，后根据发酵液溶解氧变化进行定量补料，不仅可以有效的控制菌体过度增殖，避免代谢过度旺盛偏离最佳控制温度，缓解通风供氧不足问题，而且还可以保持菌体活力，使核黄素的工业化发酵单位提高到18g/L以上，大约比普通发酵增产20%。此外，优化后的核黄素补料发酵工艺还能更好的让微机自动优先控制，避免了因外界环境条件及人为因素的变化，而影响工艺优化方向，且简化人为操作程序和操作工的劳动强度，达到稳定生产，增产增效，改善核黄素的补料发酵工艺条件，提高核黄素的合成速度、缩短发酵周期，增加发酵单位，降低生产成本。
具体实施例方式
实施例核黄素工业发酵的方法，它的步骤如下
(1)将种子培养基装入10m3种子罐，消毒完成后，接入制好的枯草芽苞杆菌孢子悬浮液，好氧培养16 18小时，种子培养基的条件为生物氮素15g/L，玉米浆0. 2g/L，葡萄糖 5g/L, pH 6. 8 7. 0 ；
(2)将发酵培养基装入200m3发酵罐，加入40kg已消毒的消泡剂，消泡剂用量占总物料质量的0. 029Π). 05%，发酵培养基的条件为生物氮素3g/L，玉米浆1. 2g/L，甜菜碱0. Olg/ L, ρΗ6· 8 7. 2 ；
(3)在通入无菌洁净空气条件下，一次性加入消毒好的淀粉葡萄糖液，使葡萄糖浓度达到2g/L，消毒后，移入培养好的种子液，开始发酵，保持发酵温度为38、0°C，以液氨调节pH 为6. 7 6. 9，控制通气比为0. 8，使溶氧量达到20 30% ；
(4)发酵进行6小时后，测定残糖量，至罐体中葡萄糖耗完为止，再保持广2小时，然后启动机械搅拌，以600 kg/hr的流速流加60%灭菌淀粉葡萄糖液，在15小时内流加速度勻速递增至800 kg/hr，搅拌速度由95 rpm递增至126 rpm，流加15小时后，流加速度保持在 850 kg/hr左右，搅拌速度保持126 rpm，流加补料发酵过程中，保持发酵温度37 39 °C，调节pH 7 7. 2，控制通气比VVM 1. (Tl. 5，维持溶氧量在20%以上，从流加补料开始，每8小时测定一次核黄素效价，直到38 42小时给定的葡萄糖消耗完或溶氧量上升至60%时，中止发酵，发酵液进入提取工序提取核黄素，发酵过程中，以无菌水补充蒸发的水量，使体积控制在110 130 m3，并保持罐压0. 03 0. IOMPa0
权利要求
1.核黄素工业发酵的方法，其特征在于，它的步骤如下(1)将种子培养基装入10Hi3种子罐，消毒完成后，接入制好的枯草芽苞杆菌孢子悬浮液，好氧培养16 18小时，种子培养基的条件为生物氮素15g/L，玉米浆0. 2g/L，葡萄糖 5g/L, ρΗ6· 8 7· 0 ；(2)将发酵培养基装入200m3发酵罐，加入40kg已消毒的消泡剂，发酵培养基的条件为生物氮素3g/L，玉米浆1. 2g/L，甜菜碱0. 01g/L, ρΗ6· 8 7· 2 ；(3)在通入无菌洁净空气条件下，一次性加入消毒好的淀粉葡萄糖液，使葡萄糖浓度达到2g/L，消毒后，移入培养好的种子液，开始发酵，保持发酵温度为38、0°C，以液氨调节pH 为6. 7 6. 9，控制通气比为0. 8，使溶氧量达到20 30% ；(4)发酵进行6小时后，测定残糖量，至罐体中葡萄糖耗完为止，再保持广2小时，然后启动机械搅拌，加入灭菌淀粉葡萄糖液，直到葡萄糖消耗完或溶氧量上升至60%时，中止发酵，发酵液进入提取工序提取核黄素。
2.根据权利要求1所述的核黄素工业发酵的方法，其特征在于所述步骤(2)中消泡剂用量占总物料质量的0. 029Π). 05%。
3.根据权利要求1所述的核黄素工业发酵的方法，其特征在于所述步骤(4)中启动机械搅拌，以600kg/hr的流速流加60%灭菌淀粉葡萄糖液，在15小时内流加速度勻速递增至800kg/hr，搅拌速度由95rpm递增至U6rpm，流加15小时后，流加速度保持在850kg/ hr左右，搅拌速度保持U6rpm，流加补料发酵过程中，保持发酵温度37 39。C，调节pH Π. 2，控制通气比VVM1. (Tl. 5，维持溶氧量在20%以上，从流加补料开始，每8小时测定一次核黄素效价，直到38 42小时给定的葡萄糖消耗完或溶氧量上升至60%时，中止发酵，发酵液进入提取工序提取核黄素。
4.根据权利要求1所述的核黄素工业发酵的方法，其特征在于所述步骤(4)发酵过程中，以无菌水补充蒸发的水量，使体积控制在11(T130 m3，并保持罐压0. 03、. IOMPa0
全文摘要
本发明公开了一种核黄素工业发酵的方法，它的步骤如下将种子培养基装入10m3种子罐，好氧培养；然后将发酵培养基装入200m3发酵罐发酵，启动机械搅拌，加入灭菌淀粉葡萄糖液，直到葡萄糖消耗完或溶氧量上升至60%时，中止发酵，发酵液进入提取工序提取核黄素。本发明改变了传统的核黄素补料发酵工艺，先采用低浓度原料培养菌体，后根据发酵液溶解氧变化进行定量补料，不仅可以有效的控制菌体过度增殖，避免代谢过度旺盛偏离最佳控制温度，缓解通风供氧不足问题，而且还可以保持菌体活力，使核黄素的工业化发酵单位提高到18g/L以上，比普通发酵增产20%。
文档编号C12P25/00GK102154426SQ201010608768
公开日2011年8月17日 申请日期2010年12月28日 优先权日2010年12月28日
发明者何谧, 王专旭, 胡发强, 高峰 申请人:广济药业(孟州)有限公司