一种通过流加混合氮源提高腺苷产量的方法与流程

文档序号:11126160阅读:737来源:国知局

本发明属于微生物发酵技术领域,具体涉及一种通过流加混合氮源提高腺苷产量的方法。

背景方法

腺嘌呤核苷(Adenosine),也称为腺苷,商品名为AR,化学名称为9-β-D-呋喃核糖基腺嘌呤(9-β-D-ribofuranosyl adenine),分子式为C10H13N5O4、分子量为267.24。腺苷是一种遍布人体细胞的内源性核苷,可直接进入心肌经磷酸化生成腺苷酸,参与心肌能量代谢,同时还参与扩张冠脉血管,增加血流量。腺苷还对心血管系统和肌体的许多其它系统及组织均有生理作用,是用于合成三磷酸腺苷(ATP)、腺嘌呤、腺苷酸、阿糖腺苷的重要中间体,在医药市场上具有广阔的开发前景。腺苷的主要生产方法有化学合成法、酶法和发酵法等。前两种方法由于成本高,污染大,大规模应用受到一定程度的限制。而发酵法自1968年,日本小西真八等人开始,经历很多研究学者的努力,如今已进入大规模工业化生产阶段。国内腺苷发酵起步稍晚,与国外相比,仍然存在产量较低等问题。随着发酵过程的进行,发酵培养基中氮源浓度降低,尤其是核苷类氮源和氨基酸类氮源,菌种缺乏合成产物的必要物质,代谢流发生改变。



技术实现要素:

本发明目的在于解决发酵法生产腺苷转化率较低的问题,提供一种通过流加混合氮源提高腺苷产量和转化率的方法。

为解决上述技术问题,本发明所采用的技术方案是:一种通过流加混合氮源提高腺苷产量的方法,包括菌种斜面培养、种子培养和发酵培养的过程,所述的发酵培养包括菌体吸光度OD值达到0.5~0.6时(650nm,稀释50倍),开始匀速流加酵母膏和玉米浆粉混合氮源的过程,两种氮源以1:(2±0.5)的重量比例混合。该方法通过在发酵中后期匀速补入氮源,为菌体生长和发酵产苷提供了营养物质,保持了发酵中后期的活力和稳定性,增加了发酵产量,最终提高了糖苷转化率。

进一步:在上述通过流加混合氮源提高腺苷产量的方法中,所述的菌种斜面培养是指将枯草芽胞杆菌(Bacillus subtilis)SL03接种至活化斜面,28~32℃,培养20~28h。

所述的种子培养包括一级种子培养和二级种子培养;所述的一级种子培养是指用接种环取一环斜面菌种,接种至种子培养基,28~32℃,培养8~12h,作为一级种子液。

所述的二级种子培养是指将一级种子液按体积百分比以0.05%的接种量接入二级种子培养基,培养6~7h,得二级种子液。

所述发酵培养是指将二级种子液按体积百分比10~15%的移种量移种至装有灭菌发酵培养基的发酵罐中,发酵温度为36~37℃,发酵过程通过流加氨水维持pH6.6~6.8,溶氧维持在30%以上,培养时间36~42h。

再进一步:在上述通过流加混合氮源提高腺苷产量的方法中,所述种子培养用的斜面培养基成分以g/L计:葡萄糖2~3,蛋白胨8~10,牛肉膏8~10,酵母粉3~5,NaCl 1.5~2.5,琼脂20~30,pH 7.0~7.2;

所述一级种子培养基成分以g/L计:葡萄糖20~30,酵母粉5~8,KH2PO4 0.5~1.0,MgSO4·7H2O 0.5~0.8,鸟嘌呤0.01~0.015,味精3~8,尿素1~2,玉米浆10~20mL/L,pH 7.0~7.2;

所述二级种子培养基成分以g/L计:葡萄糖20~30,KH2PO4 0.5~1.0,MgSO4·7H2O 0.5~0.8,鸟嘌呤0.002~0.005,玉米浆10~20mL/L,pH 6.6~6.8;

所述发酵培养基成分以g/L计:葡萄糖130~150,酵母粉20~30,K2HPO4 2~3,(NH4)2SO4 10~15,MgSO4·7H2O 1~2,0.01~0.015,MnSO4 0.003~0.006,玉米浆干粉10~15。

与现有技术相比,本发明以枯草芽胞杆菌为发酵菌株,对原材料配比和过程补料进一步优化,在50L发酵罐上分批流加混合氮源,提供了菌体代谢所需要的氮源物质,同时使得中后期菌种活力提高。本发明的优点和有益效果在于:通过在发酵中后期流加酵母膏、玉米浆混合氮源,提供了菌体所需要的氮源物质,提高了中后期菌种活力和菌体次级代谢的强度,使得腺苷产量提高至37g/L,转化率提高至24%。发酵周期缩短至38h左右。

具体实施方式

以下各实施例中发酵产物腺苷含量所采用的分析方法如下:发酵液中腺苷含量采用纸层析法分离测定。发酵液经离心机离心4000rpm,15min,所得上清液用纸层析分离后在260nm处测紫外吸收值(A260)。所述纸层析的层析液配比为,硫酸铵:氨水:水等于(1~1.5):2~(3:7~8)。所述硫酸铵浓度≥99%,氨水的浓度为28%~29%。精确称取腺苷的标准品,用去离子水配置成质量浓度为1g/L的标准品溶液;将待测发酵上清液样品用去离子水稀释至适当的浓度,同标准品一起进行纸层析检测。

实施例1

斜面培养基成分包括(以g/L计):葡萄糖2.5,蛋白胨8,牛肉膏8,酵母粉4,NaCl 2,琼脂25,pH 7.0~7.2;。

一级种子培养基成分包括(以g/L计):葡萄糖2.5,酵母粉5,KH2PO4 0.5,MgSO4·7H2O 0.8,鸟嘌呤0.03,味精3,尿素1,pH 7.0~7.2;

二级种子培养基成分包括(以g/L计):葡萄糖30,KH2PO4 0.7,MgSO4·7H2O 0.8,鸟嘌呤0.003,玉米浆20mL/L,pH 6.6~6.8;

发酵培养基成分包括(以g/L计):葡萄糖145,酵母粉20,K2HPO4 2,MgSO4·7H2O 2,鸟嘌呤0.015,MnSO4 0.005,玉米浆干粉12。

以枯草芽胞杆菌为出发菌株,接种至斜面进行活化,32℃培养24h,用接种环刮取斜面菌种接种至一级种子培养基,31.5℃,200rpm培养11h;按0.05%的接种量接至30L罐二级种子培养基31.5℃,PH 6.6~6.7,培养7.5h,以10%的接种量移入50L发酵罐中,36℃,溶氧维持在30%以上,发酵过程通过流加氨水维持pH6.6,发酵至OD 0.6时,开始匀速流加15g/L混合氮源溶液,其中酵母膏5g/L,玉米浆干粉10g/L,维持到发酵结束,发酵40h,腺苷产量达到37g/L,转化率达到24%。

实施例2

斜面培养基成分包括(以g/L计):葡萄糖2.5,蛋白胨8,牛肉膏8,酵母粉4,NaCl 2,琼脂25,pH 7.0~7.2;。

一级种子培养基成分包括(以g/L计):葡萄糖2.5,酵母粉5,KH2PO4 0.5,MgSO4·7H2O 0.8,鸟嘌呤0.03,味精3,尿素1,pH 7.0~7.2;

二级种子培养基成分包括(以g/L计):葡萄糖30,KH2PO4 0.7,MgSO4·7H2O 0.8,鸟嘌呤0.003,玉米浆20mL/L,pH 6.6~6.8;

发酵培养基成分包括(以g/L计):葡萄糖145,酵母粉20,K2HPO4 2,MgSO4·7H2O 2,鸟嘌呤0.015,MnSO4 0.005,玉米浆干粉12。

以枯草芽胞杆菌为出发菌株,接种至斜面进行活化,32℃培养24h,用接种环刮取斜面菌种接种至一级种子培养基,31.5℃,200rpm培养11h;按0.05%的接种量接至30L罐二级种子培养基31.5℃,PH 6.6~6.7,培养7.5h,以10%的接种量移入50L发酵罐中,36℃,溶氧维持在30%以上,发酵过程通过流加氨水维持pH6.6,发酵至OD 0.6时,开始匀速流加15g/L混合氮源溶液,其中酵母膏10g/L,玉米浆干粉5g/L,维持到发酵结束,发酵40h,产苷34.1g/L,糖酸转化率24%。

由实施例1和实施例2可看出:流加氮源比例的不同,影响菌种生成次级代谢产物的能力,影响产量和转化率。酵母类物质主要为速效氮源,为腺苷菌种提供大量核苷类物质,玉米浆粉为迟效氮源,为菌种提供大量氨基酸类物质和微量元素。发酵中后期主要是菌种生成次级代谢产物的时期,此时期玉米浆粉等迟效氮源发挥的作用最大,能更好地促进菌种生产出腺苷,因此实施例当中流加的氮源玉米浆粉比例较高时,其菌种的活力较强,产量较大,转化率较高。

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