一种工业发酵生产辅酶Q10的方法技术

本发明专利技术涉及一种辅酶Q10的制备方法，具体涉及一种工业发酵生产辅酶Q10的方法。其采用菌种为类球红细菌，工艺过程包括菌种的平板培养、菌种的斜面培养、20 L种子培养、一级种子罐培养、二级种子培养、三级发酵培养、倒种再培养发酵。本发明专利技术解决发酵液中培养基消耗不完全且杂质含量高，有效单位低，导致提炼收率低，且工业盐质量不容易控制，低单位菌丝多造成低产量高排污，排放物中未利用的有机物多造成COD排放超标，从而增加了环保成本的问题。本发明专利技术工艺流程简单、染菌风险低，节约发酵成本、提升发酵产量，增加工艺储备，增加排产。

【技术实现步骤摘要】
一种工业发酵生产辅酶Q10的方法
本专利技术涉及一种辅酶Q10的制备方法，具体涉及一种工业发酵生产辅酶Q10的方法。
技术介绍
辅酶Q10（CoenzymeQ10，CoQ10）又称泛醌，是一种类维生素物质，以极低的含量存在于动物、植物、微生物等细胞内。由于辅酶Q10是细胞自身合成的天然抗氧化剂和细胞代谢激活剂，能保护蛋白、DNA分子等免受由自由基诱导氧化作用的侵害而被广泛应用于药物、化妆品、食品等行业。目前辅酶Q10在医学上是一种很好的临床生化药物，常用于肝病、心血管疾病、癌症的综合治疗与提高机体的免疫力。在食品领域作为一种新型食品营养添加剂，具有增强体能与提高免疫力的作用。同时辅酶Q10对延缓衰老和提高机体免疫力有着不可代替的作用，被广泛应用于女性化妆品领域。辅酶Q10的生产方法一般分为直接提取法、化学合成法、微生物发酵法等。直接提取法主要从大豆、烟叶或动物内脏中进行分离和提取。提取法制备工艺较简单，但提取成本高，且受原料及季节等的限制，不适合于现代化工业大生产。化学合成法主要分为不以茄尼醇作为原料的全化学合成法和以茄尼醇作为原料的半化学合成法。化学合成法合成过程反应复杂、步骤多、转化效率低、往往还存在许多副产物，这些因素都影响了其产业化发展。微生物发酵法是目前生产辅酶Q10的主要方法。该方法由于原料廉价丰富，产物分离过程相对简单，产物为天然品，不存在化合物手性问题，生物活性好，易被人体吸收，且可以通过发酵罐实现规模化工业化生产，因此成为最具发展潜力的辅酶Q10生产方法。辅酶Q10正常发酵周期较长，发酵过程为了满足菌体生长需求，需要对碳源、氮源等营养物质进行补充。但随着补料的增加，发酵罐内料液体积逐渐增加存在料液满溢的情况。为提高发酵罐的设备利用率，需要定期进行三次的中间带放。带放低单位发酵液体积约占单批总产量的四分之一。带放料液菌体未到衰老期，培养液中还含有部分未代谢完全的营养物质，如新补如的料液会随带放排出，造成原辅料的浪费。从发酵周期考虑，前两次带放处于菌体的对数生长期，第三次带放正处于Q10累计高峰期。所以原工艺3次带放会损失部分效价。同时由于原工艺3次带放的发酵液周期较短，发酵液中培养基消耗不完全且杂质含量高，有效单位低，导致提炼收率低，且工业盐质量不容易控制，低单位菌丝多造成低产量高排污，排放物中未利用的有机物多造成COD排放超标，从而增加了环保成本。因此提高低单位发酵液的利用率对增大产量，提高技术指标，降低成本意义重大。
技术实现思路
为了解决上述现有技术中的问题，本专利技术提供一种工业发酵生产辅酶Q10的方法。主要是将发酵液带放罐中的带放无菌料液的收集至接收罐进行二次发酵。带放料液需提供部分培养基用于新菌丝的生长繁殖和代谢产物的合成。通过对发酵过程指标的检测及时对补料时机和补料量进行调控，使菌丝保持良好的生产环境，即达到延长生长期提高发酵液产量的目的。由于带放的发酵液都处于生长旺盛期，起步效价高，在较短时间可获得较高的产量。同时由于带放的发酵液在培养罐中继续运转一定周期，使培养基中营养物质进一步被消耗利用，同时因为菌丝质量稳定过滤收率能显著提高，对产品质量的稳定起到一定作用。为实现上述目的，本专利技术提供一种工业发酵生产辅酶Q10的方法，技术方案如下：本专利技术采用菌种为类球红细菌(Rhodobactersphaeroides)，已于2018年10月24日保藏在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏中心登记入册编号为CGMCCNo.16625。本专利技术所提供的方法包括如下步骤：S1：菌种的平板培养：将菌种接种于平板，放入温度32.0±0.5℃、湿度35%-45%的培养箱中培养5-7天；S2：菌种的斜面培养；从S1中选择培养成熟的菌种，放入温度32.0±0.5℃、湿度35%-45%的培养箱中培养，培养周期为5-7天；S3：20L种子培养；从S2中选择斜面培养成熟的菌种，放入灭菌后的20L种子罐中，培养条件为0-12h转速控制60~80rpm，13h后转速为160~200rpm，空气流量为0.6±0.2m3/h，温度32.0±1℃，培养22~30h；S4：一级种子罐培养：待S3中种子液培养成熟后利用压差法按接种量0.1～0.5％接入一级种子罐中，一级种子罐培养条件为罐压0.03～0.05MPa，通气量100±20m3/h，罐温为32～34℃，转速180～200rpm，培养周期24～32h；S5：二级种子培养：将S4中培养成熟的一级种子液利用压差法按接种量8～20％接入二级种子罐中，二级种子罐培养条件为罐压0.03～0.05MPa，通气量400±200m3/h，罐温为32～34℃，转速120～160rpm，培养周期18～26h；S6：三级发酵培养：将S5中培养成熟的二级种子液利用压差法按接种量20～30％接入三级发酵罐中，三级发酵罐培养条件为罐压0.03～0.05MPa，发酵前40h通气量控制800±200m3/h，40h后至结束通气量控制1000±200m3/h，转速控制80～100rpm，罐温为32～34℃，发酵过程需要进行3次补料；S7：倒种再培养发酵：选取S6中培养至50~65h符合纯种培养标准的1批或1批以上给出罐发酵液，将其转入同一个灭菌完成的接收罐中继续培养，接收罐的罐压0.03～0.05MPa，发酵前40h通气量控制800±200m3/h，40h后至结束通气量控制1000±200m3/h，转速控制80～100rpm，罐温为32～34℃，发酵过程需要进行3次补料。进一步地，所述S1平板培养和步骤S2斜面培养所用的培养基配方为：酵母粉1.0-10.0g/L，磷酸二氢钾0.1-2.5g/L，硫酸镁1.0-5.0g/L，硫酸亚铁0.1-1.0g/L，氯化钠0-5.0g/L，硫酸铵1.5-3.5g/L，谷氨酸钠0.5-3.0g/L，玉米浆干粉0.5-3.0g/L，葡萄糖5-20g/L，琼脂15-20g/L，pH=6.5-7.3。进一步地，所述S3中20L种子培养的培养罐培养基配方为：葡萄糖30-60g/L，硫酸铵10-30g/L，玉米浆干粉5-10g/L，谷氨酸钠1-10g/L，一水硫酸镁0.1-0.5g/L，酵母浸粉5-20g/L，工业盐15-30g/L，磷酸氢二钾5-10g/L，磷酸二氢钾5-10g/L，七水硫酸镁10-30g/L，七水硫酸亚铁1-10g/L，pH=6.5-7.3。进一步地，所述S4中一级种子罐培养基配方为：葡萄糖0.1-0.4%，硫酸铵0.2-0.5%，磷酸氢二钾0.03-0.06%，磷酸二氢钾0.03-0.06%，七水硫酸镁0.1-0.3%，七水硫酸亚铁0.01-0.03%，工业盐0.1-0.4%，碳酸钙0.5-1.0%，消泡剂0.01-0.05%，玉米浆干粉0.03-0.08%，谷氨酸钠0.03-0.08%，一水硫酸镁0.001-0.005%，六水氯化钴0.0001-0.0005%，酵母浸粉0.1-0.5%，pH=6.5-7.3。进一步地，所述S5中二级种子罐培养基配本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种工业发酵生产辅酶Q10的方法，其特征在于，/n采用菌种为类球红细菌( Rhodobacter sphaeroides )，已于2018年10月24日保藏在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏中心登记入册编号为CGMCCNo.16625；/n所述方法包括如下步骤：/nS1：菌种的平板培养：将菌种接种于平板，放入温度32.0±0.5℃、湿度35%-45%的培养箱中培养5-7天；/nS2：菌种的斜面培养；从S1中选择培养成熟的菌种，放入温度32.0±0.5℃、湿度35%-45%的培养箱中培养，培养周期为5-7天；/nS3：20 L种子培养；从S2中选择斜面培养成熟的菌种，放入灭菌后的20 L种子罐中，培养条件为0-12 h转速控制60~80 rpm，13 h后转速为160~200 rpm，空气流量为0.6±0.2m

【技术特征摘要】
1.一种工业发酵生产辅酶Q10的方法，其特征在于，
采用菌种为类球红细菌(Rhodobactersphaeroides)，已于2018年10月24日保藏在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏中心登记入册编号为CGMCCNo.16625；
所述方法包括如下步骤：
S1：菌种的平板培养：将菌种接种于平板，放入温度32.0±0.5℃、湿度35%-45%的培养箱中培养5-7天；
S2：菌种的斜面培养；从S1中选择培养成熟的菌种，放入温度32.0±0.5℃、湿度35%-45%的培养箱中培养，培养周期为5-7天；
S3：20L种子培养；从S2中选择斜面培养成熟的菌种，放入灭菌后的20L种子罐中，培养条件为0-12h转速控制60~80rpm，13h后转速为160~200rpm，空气流量为0.6±0.2m3/h，温度32.0±1℃，培养22~30h；
S4：一级种子罐培养：待S3中种子液培养成熟后利用压差法按接种量0.1～0.5％接入一级种子罐中，一级种子罐培养条件为罐压0.03～0.05MPa，通气量100±20m3/h，罐温为32～34℃，转速180～200rpm，培养周期24～32h；
S5：二级种子培养：将S4中培养成熟的一级种子液利用压差法按接种量8～20％接入二级种子罐中，二级种子罐培养条件为罐压0.03～0.05MPa，通气量400±200m3/h，罐温为32～34℃，转速120～160rpm，培养周期18～26h；
S6：三级发酵培养：将S5中培养成熟的二级种子液利用压差法按接种量20～30％接入三级发酵罐中，三级发酵罐培养条件为罐压0.03～0.05MPa，发酵前40h通气量控制800±200m3/h，40h后至结束通气量控制1000±200m3/h，转速控制80～100rpm，罐温为32～34℃，发酵过程需要进行3次补料；
S7：倒种再培养发酵：选取S6中培养至50~65h符合纯种培养标准的1批或1批以上给出罐发酵液，将其转入同一个灭菌完成的接收罐中继续培养，接收罐的罐压0.03～0.05MPa，发酵前40h通气量控制800±200m3/h，40h后至结束通气量控制1000±200m3/h，转速控制80～100rpm，罐温为32～34℃，发酵过程需要进行3次补料。


2.根据权利要求1所述的工业发酵生产辅酶Q10的方法，其特征在于：所述S1平板培养和S2斜面培养所用的培养基配方为：酵母粉1.0-10.0g/L，磷酸二氢钾0.1-2.5g/L，硫酸镁1.0-5.0g/L，硫酸亚铁0.1-1.0g/L，氯化钠0-5.0g/L，硫酸铵1.5-3.5g/L，谷氨酸钠0.5-3.0g/L，玉米浆干粉0.5-3.0g/L，葡萄糖5-20g/L，琼脂15-20g/L，pH=6.5-7.3。


3.根据权利要求1所述的工业发酵生产辅酶Q10的方法，其特征在于：所述S3中20L种子培养的培养罐培养基配方为：葡萄糖30-60g/L，硫酸铵10-30g/L，玉米浆干粉5-10g/L，谷氨酸钠1-10g/L，一水硫酸镁0.1-0.5g/L，酵母浸粉5-20g/L，工业盐15-30g/L，磷酸氢二钾5-10g/L，磷酸二氢钾5-10g/L，七水硫酸镁10-30g/L，七水硫酸亚铁1-10g/L，pH=6.5-7.3。


4.根据权利要求1所述的工业发酵生产辅酶Q10的方法，其特征在于：所述S4中一级种子罐培养基配方为：葡萄糖...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩祎君，巴国政，张玉东，弓吉龙，刘艳新，王瑞霞，
申请(专利权)人：神舟生物科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：内蒙古;15