本发明涉及一种提高维生素b12产量的方法，尤其涉及一种基于氨氮指标调控提高维生素b12产量的方法。
背景技术：
自然界中的维生素b12都是微生物合成的，高等动植物不能制造维生素b12。维生素b12通过菌种培养、发酵提炼而得。维生素b12的主要生理功能是参与制造骨髓红细胞，防止恶性贫血，防止大脑神经受到破坏。
目前维生素b12的生产利用好氧粘着剑菌(ensiferadhaerens)通过发酵提纯方式获得，发酵培养基的主要成分包括：有机氮源、碳源、甜菜碱、前体及部分无机盐和微量元素等。培养基中氮源的主要功能是构成微生物细胞和含氮的代谢产物。经过研究发现，高浓度的氨氮明显有利于菌体的生长，但高浓度的氨氮会降低维生素b12的生物合成。
现有发酵工艺仅是在基础料中添加氮源，对发酵过程的氨氮未进行有效控制。在发酵代谢过程中，随着发酵时间的延长，氨氮浓度逐渐降低，氨氮代谢有快有慢，有的罐批在发酵周期30h左右氨氮就代谢到20mg/100ml，氨氮浓度过早降低影响了后期代谢，造成菌体提前衰老，代谢停滞。在维生素b12发酵工艺控制中，对氮源的控制水平目前是一项空白。
技术实现要素：
本发明针对现有技术问题，提供一种基于氨氮指标调控提高维生素b12产量的方法，本发明方法在发酵过程中进行阶段性分批补料，发酵前期补加酵母浸出汁，控制氨氮含量，解决了高浓度氨氮在维生素b12发酵中菌体生长和生物合成的矛盾，在发酵前期保证了菌体生长代谢所需的营养成分，促进了菌体的生长，避免了后期菌体提前衰老，代谢停滞的现象，从而提高维生素b12发酵单位。
本发明所述的技术问题是以如下技术方案解决的：
一种基于氨氮指标调控提高维生素b12产量的方法，其特征在于：在维生素b12发酵过程中进行阶段性分批补料，发酵前期通过补加酵母浸出汁，氨氮浓度控制为50-60mg/100ml，保证菌体的生长代谢所需的氮源，所述酵母浸出汁的配制为：将酵母浸粉加水溶解，配制为浓度为10％±1％的酵母浸出汁。
上述基于氨氮指标调控提高维生素b12产量的方法，所述维生素b12发酵过程包括如下步骤：
a、培养基的配制：培养基包括种子培养基和发酵培养基，所述种子培养基包括：浓度为20％±2％的麦芽糖53-55m3/m3、玉米浆25-27kg/m3、甜菜碱3.7-3.9kg/m3、氧化镁300-320g/m3、硫酸铵920-940g/m3、磷酸氢二铵2.4-2.6g/m3、氯化钴25-27g/m3、前体7.6-7.8g/m3、硫酸锌24-26g/m3及碳酸钙3.0-3.2kg/m3；所述发酵培养基包括：浓度为20％±2％的麦芽糖1.0-1.2m3/m3、玉米浆0.05kg/m3、甜菜碱11-13kg/m3、氧化镁600-620g/m3、硫酸铵1.1-1.3kg/m3、磷酸氢二铵600-620g/m3、氯化钴90-92g/m3、前体65-67g/m3、硫酸锌24-26g/m3、尿素：450-470g/m3、三氯化铁：0.6-0.7kg/m3及碳酸钙1.1-1.3kg/m3；
b、种子培养：将培养好的菌种接种到所述种子培养基内，进行种子培养，培养条件为：罐压为0.04-0.05mpa，罐温为29-32℃，空气流量为6-8m3/h，培养周期为30-40h，移种；
c、发酵培养：将待移种的种子液接种到已灭菌待用的发酵培养基内，进行发酵培养，接种量为10％，培养条件：罐压为0.04-0.05mpa，罐温为30-33℃，空气流量为15-20m3/h，培养周期为180-200h；
d、补料：发酵过程中结合氨氮、总糖和甜菜碱的含量补加酵母浸出汁、浓度为50％±2％的葡萄糖和甜菜碱。
上述基于氨氮指标调控提高维生素b12产量的方法，所述步骤d中，补料控制标准为：补加酵母浸出汁：在发酵60h前氨氮浓度控制在50-60mg/100ml，出现氨氮浓度低于50mg/100ml，则开始补加酵母浸出汁，保证发酵培养基中的氨氮控制在50-60mg/100ml；补加浓度为50％±2％的葡萄糖和甜菜碱：发酵过程中每6h取样进行生化检测，补加浓度为50％±2％的葡萄糖和甜菜碱，保证总糖浓度控制在4.0g/100ml-5.0g/100ml，甜菜碱浓度控制在0.1％-0.2％。
上述基于氨氮指标调控提高维生素b12产量的方法，所述步骤d中，酵母浸出汁采用间接流加的方式补加，少量多次进行补加。
上述基于氨氮指标调控提高维生素b12产量的方法，所述步骤b中，移种条件为：菌体光密度值od值在0.3以上。
本发明在维生素b12发酵过程中进行阶段性分批补料，发酵前期对氨氮浓度进行检测，采用间接流加的方式补加酵母浸出汁，保证在发酵过程中的前60h内，发酵培养基内氨氮浓度控制在50-60mg/100ml，解决了高浓度氨氮在维生素b12发酵中菌体生长和生物合成的矛盾，保证了菌体的生长代谢所需的氮源，促进了菌体生长，实现了高密度发酵，避免了后期菌体提前衰老，代谢停滞的现象，从而提高维生素b12发酵单位；发酵过程中补加葡萄糖和甜菜碱，保证菌体生长所需的营养成分。
具体实施方式
将市售的酵母浸粉加水配置为浓度为10％的酵母浸出汁，酵母浸出汁作为有机氮源，既能补充氮源，又富含有发酵代谢中所需的微量元素，对菌体生长具有积极的促进作用。氮源的主要功能是构成微生物细胞和含氮的代谢产物，而微量元素对微生物发酵起着重要的作用，是微生物发酵不可缺的营养成分。本发明在发酵过程中前60h内进行间接补加酵母浸出汁的补料工艺，不仅解决了高浓度氨氮在维生素b12发酵中菌体生长和生物合成的矛盾，在发酵前期保证了发酵培养基中含有一定的氨氮浓度，促进菌体生长，实现了高密度发酵。
下面结合具体实施来进一步阐述本发明。
实施例1
针对酵母浸出汁添加实验，进行摇瓶实验：
在300ml摇瓶中进行种子培养，装液量50ml，种子培养基为：浓度为20％±2％的麦芽糖53-55m3/m3、玉米浆25-27kg/m3、甜菜碱3.7-3.9kg/m3、氧化镁300-320g/m3、硫酸铵920-940g/m3、磷酸氢二铵2.4-2.6g/m3、氯化钴25-27g/m3、前体7.6-7.8g/m3、硫酸锌24-26g/m3、碳酸钙3.0-3.2kg/m3。种子培养基ph为7.0，温度120℃-122℃，灭菌时间30min，接入2ml菌悬液，于29℃，250rpm振荡培养至种子液中菌体光密度值(od700)达到0.3以上，移种。
在300ml摇瓶中进行发酵培养，装液量25ml，发酵培养基为浓度为20％±2％的麦芽糖1.0-1.2m3/m3、玉米浆0.05kg/m3、甜菜碱11-13kg/m3、氧化镁600-620g/m3、硫酸铵1.1-1.3kg/m3、磷酸氢二铵600-620g/m3、氯化钴90-92g/m3、前体65-67g/m3、硫酸锌24-26g/m3、尿素450-470g/m3、三氯化铁0.6-0.7kg/m3、碳酸钙1.1-1.3kg/m3。发酵培养基ph值为7.0，温度120℃-122℃，灭菌时间30min，按接种量为10％接入培养好的种子液，于31℃，250rpm振荡培养。在发酵过程中每个摇瓶分别在发酵30h、40h、50h补加酵母浸出汁，维持发酵培养基中在60h前氨氮控制在50mg/100ml-60mg/100ml，发酵过程中还补加浓度为50％±2％的葡萄糖和甜菜碱，培养周期为190h，定时取样检测。对比例则只补加液糖和甜菜碱，不补加酵母浸出汁。实施例和对比例分别做5个平行样，最终发酵情况见表1：
表1实施例与对比例发酵情况对比表
参看表1，补加酵母浸出液的实施例，其od值远高于对比例，平均增长值为0.053，增加了9.3％；实施例的放瓶效价也高于对比例，效价平均增长12μg/ml。说明适当的补加酵母浸出液有利于菌体的生长，提高维生素b12产量。
实施例2
在5m3发酵罐中加入浓度为20％±2％的麦芽糖1.0-1.2m3/m3、玉米浆0.05kg/m3、甜菜碱11-13kg/m3、氧化镁600-620g/m3、硫酸铵1.1-1.3kg/m3、磷酸氢二铵600-620g/m3、氯化钴90-92g/m3、前体65-67g/m3、硫酸锌24-26g/m3、尿素450-470g/m3、三氯化铁0.6-0.7kg/m3、碳酸钙1.1-1.3kg/m3。发酵培养基调ph值为7.00，完成配料后，进行蒸汽灭菌，灭菌条件：压力0.10-0.13mpa，温度120℃-122℃，灭菌时间30min，灭菌结束，冷却并用无菌空气保压，等待移种。
将培养好的种子液移入发酵培养基中进行培养，接种量控制在10％。培养条件：罐压0.04-0.05mpa，罐温30℃-33℃，空气流量15-20m3/h，培养周期180h-200h。
在发酵培养过程中，结合总糖、甜菜碱含量进行补料控制。每6h取样进行生化检测，通过补加浓度为50％±2％的葡萄糖、甜菜碱进行调控，发酵过程中总糖控制在4.0g/100ml-5.0g/100ml，甜菜碱控制在0.1％-0.2％；前60h检测氨氮，通过补加酵母浸出汁进行调控。发酵过程中，前60h内氨氮控制在50mg/100ml-60mg/100ml，本批25h氨氮指标为53mg/100ml，开始补加酵母浸出汁控制氨氮。本批共补加酵母浸出汁3次，60小时时od700值达到0.613。
发酵放瓶情况：周期：192h，od值：0.653，发酵单位：275μg/ml。
实施例3
在5m3发酵罐中加入浓度为20％±2％的麦芽糖1.0-1.2m3/m3、玉米浆0.05kg/m3、甜菜碱11-13kg/m3、氧化镁600-620g/m3、硫酸铵1.1-1.3kg/m3、磷酸氢二铵600-620g/m3、氯化钴90-92g/m3、前体65-67g/m3、硫酸锌24-26g/m3、尿素450-470g/m3、三氯化铁0.6-0.7kg/m3、碳酸钙1.1-1.3kg/m3。发酵培养基调ph值为7.00，完成配料后，进行蒸汽灭菌，灭菌条件：压力0.10-0.13mpa，温度120℃-122℃，灭菌时间30min，灭菌结束，冷却并用无菌空气保压，等待移种。
将培养好的种子液移入发酵培养基中进行培养，接种量控制在10％。培养条件：罐压0.04-0.05mpa，罐温30℃-33℃，空气流量15-20m3/h，培养周期180h-200h。
在发酵培养过程中，结合总糖、甜菜碱含量进行补料控制。每6h取样进行生化检测，通过补加浓度为50％±2％的葡萄糖和甜菜碱进行调控，发酵过程中总糖控制在4.0g/100ml-5.0g/100ml，甜菜碱控制在0.1％-0.2％；前60h检测氨氮，通过补加酵母浸出汁进行调控。发酵过程中，前60h内氨氮控制在50mg/100ml-60mg/100ml，本批27h氨氮指标为50mg/100ml，开始补加酵母浸出汁控制氨氮。本批共补加酵母浸出汁4次，62小时时od700值达到0.608。
发酵放瓶情况：周期：195h，od值：0.660，发酵单位：278μg/ml。
实施例4
在5m3发酵罐中加入浓度为20％±2％的麦芽糖1.0-1.2m3/m3、玉米浆0.05kg/m3、甜菜碱11-13kg/m3、氧化镁600-620g/m3、硫酸铵1.1-1.3kg/m3、磷酸氢二铵600-620g/m3、氯化钴90-92g/m3、前体65-67g/m3、硫酸锌24-26g/m3、尿素450-470g/m3、三氯化铁0.6-0.7kg/m3、碳酸钙1.1-1.3kg/m3。发酵培养基调ph值为7.00，完成配料后，进行蒸汽灭菌，灭菌条件：压力0.10-0.13mpa，温度120℃-122℃，灭菌时间30min，灭菌结束，冷却并用无菌空气保压，等待移种。
将培养好的种子液移入发酵培养基中进行培养，接种量控制在10％。培养条件：罐压0.04-0.05mpa，罐温30℃-33℃，空气流量15-20m3/h，培养周期180h-200h。
在发酵培养过程中，结合总糖、甜菜碱含量进行补料控制。每6h取样进行生化检测，通过补加浓度为50％±2％的葡萄糖、甜菜碱进行调控，发酵过程中总糖控制在4.0g/100ml-5.0g/100ml，甜菜碱控制在0.1％-0.2％；前60h检测氨氮，通过补加酵母浸出汁进行调控。发酵过程中，前60h内氨氮控制在50mg/100ml-60mg/100ml，本批31h氨氮指标为49mg/100ml，开始补加酵母浸出汁控制氨氮。本批共补加酵母浸出汁4次，60小时时od700值达到0.606。
发酵放瓶情况：周期：195h，od值：0.660，发酵单位：281μg/ml。
实施例5
在5m3发酵罐中加入浓度为20％±2％的麦芽糖1.0-1.2m3/m3、玉米浆0.05kg/m3、甜菜碱11-13kg/m3、氧化镁600-620g/m3、硫酸铵1.1-1.3kg/m3、磷酸氢二铵600-620g/m3、氯化钴90-92g/m3、前体65-67g/m3、硫酸锌24-26g/m3、尿素450-470g/m3、三氯化铁0.6-0.7kg/m3、碳酸钙1.1-1.3kg/m3。发酵培养基调ph值为7.00，完成配料后，进行蒸汽灭菌，灭菌条件：压力0.10-0.13mpa，温度120℃-122℃，灭菌时间30min，灭菌结束，冷却并用无菌空气保压，等待移种。
将培养好的种子液移入发酵培养基中进行培养，接种量控制在10％。培养条件：罐压0.04-0.05mpa，罐温30℃-33℃，空气流量15-20m3/h，培养周期180h-200h。
在发酵培养过程中，结合总糖、甜菜碱含量进行补料控制。每6h取样进行生化检测，通过补加浓度为50％±2％的葡萄糖、甜菜碱进行调控，发酵过程中总糖控制在4.0g/100ml-5.0g/100ml，甜菜碱控制在0.1％-0.2％；前60h检测氨氮，通过补加酵母浸出汁进行调控。发酵过程中，前60h内氨氮控制在50mg/100ml-60mg/100ml，本批34h氨氮指标为50mg/100ml，开始补加酵母浸出汁控制氨氮。本批共补加酵母浸出汁3次，59小时时od700值达到0.602。
发酵放瓶情况：周期：197h，od值：0.653，发酵单位：276μg/ml。
实施例6
在5m3发酵罐中加入浓度为20％±2％的麦芽糖1.0-1.2m3/m3、玉米浆0.05kg/m3、甜菜碱11-13kg/m3、氧化镁600-620g/m3、硫酸铵1.1-1.3kg/m3、磷酸氢二铵600-620g/m3、氯化钴90-92g/m3、前体65-67g/m3、硫酸锌24-26g/m3、尿素450-470g/m3、三氯化铁0.6-0.7kg/m3、碳酸钙1.1-1.3kg/m3。发酵培养基调ph值为7.00，完成配料后，进行蒸汽灭菌，灭菌条件：压力0.10-0.13mpa，温度120℃-122℃，灭菌时间30min，灭菌结束，冷却并用无菌空气保压，等待移种。
将培养好的种子液移入发酵培养基中进行培养，接种量控制在10％。培养条件：罐压0.04-0.05mpa，罐温30℃-33℃，空气流量15-20m3/h，培养周期180h-200h。
在发酵培养过程中，结合总糖、甜菜碱含量进行补料控制。每6h取样进行生化检测，通过补加浓度为50％±2％的葡萄糖、甜菜碱进行调控，发酵过程中总糖控制在4.0g/100ml-5.0g/100ml，甜菜碱控制在0.1％-0.2％；前60h检测氨氮，通过补加酵母浸出汁进行调控。发酵过程中，前60h内氨氮控制在50mg/100ml-60mg/100ml，本批31h氨氮指标为51mg/100ml，开始补加酵母浸出汁控制氨氮。本批共补加酵母浸出汁3次，63小时时od700值达到0.612。
发酵放瓶情况：周期：192h，od值：0.663，发酵单位：279μg/ml。