本发明专利技术提供了一种基于氧消耗速率的维生素Ｂ１２发酵生产控制工艺。具体地，本发明专利技术提供了一种生产维生素Ｂ１２的发酵方法，包括步骤：（ａ）在发酵过程前期维持发酵体系的高水平的氧消耗速率，从而促进菌体生长和维生素Ｂ１２合成的启动；（ｂ）在发酵过程的中后期降低并维持发酵体系的低水平的氧消耗速度；和（ｃ）从发酵液中分离纯化出维生素Ｂ１２。本发明专利技术方法可明显提高维生素Ｂ１２产率，降低底物消耗，同时降低单位能耗，可大幅降低生产成本，具有工艺控制简单、可操作性强、节约能源等特点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及发酵领域，更具体地涉及一种优化的脱氮假单胞菌发酵生产维生素 B12方法以及相关的操作控制工艺。
技术介绍
维生素B12是一种结构非常复杂的分子，根据与其中心钴离子结合配基基团的不 同可形成羟钴胺素、甲基钴胺素、脱氧腺苷钴胺素和氰钴胺素。维生素B12的化学结构如图5所示。维生素B12是一种生物催化活性物质，是哺乳动物不可缺少的维生素，能够预防和治疗恶性贫血症，维护神经系统的健康，促进碳水化合物、脂肪和蛋白质的代谢O现在国内和国外商品化的维生素B12几乎都是通过微生物发酵来生产的。能够 合成维生素B12的微生物根据其耗氧情况分为两类(1)厌氧菌或间性厌氧菌如费氏丙 酸杆菌(Propionibacterium freudenreichii)> 谢氏丙酸杆菌(Propionibacteriumshermanii) 和鼠伤寒沙门氏菌Salmonella typhimurium)等。(2)好氧菌比如脱氮假单胞杆 菌(Pseudomonas denitrificans)，钴胺素根瘤菌 (Rhizobium cobalaminogenum FERM BP-4429)等。供氧对微生物的生长和产物形成有着重要的影响。对于耗氧微生物发酵过程 中，必须供给适量的无菌空气，菌体才能繁殖和积累所需代谢产物。不同菌种及不同 发酵阶段的菌体的需氧量是不同的，发酵液的供氧能力的大小直接影响微生物的酶的活 性、代谢途径及产物产量。因此研究供氧大小对发酵的影响及控制对提高生产效率，改 善产品质量等都有重要意义。一般的耗氧发酵过程均控制较高的供氧以避免氧限制的发 生，在这种情况下可以以溶解氧浓度(Dissolved Oxygen，简称DO)来表征供氧水平， 通过控制搅拌转速和空气流量可以有效的控制DO，但对于某些特殊的高耗氧菌种来说， 溶氧可能不能成为有效的控制指标，这就需要寻找另外的能有效表征供氧水平的参数。目前，维生素B12需求量较大，因此优化生产工艺、提高维生素B12的生产水 平成为当务之急。本领域迫切需要开发高效的生产维生素B12的方法，不仅要提高维 生素B12的产量，而且尽可能的节约能耗、降低成本，提高生产效率，以满足市场的需 求。
技术实现思路
本专利技术的目的就是提供一种高效的生产维生素B12的方法。在本专利技术的第一方面，提供了一种生产维生素B12的发酵方法，它包括步骤(a)在适合发酵的条件下，培养维生素B12的生产菌株，并且在发酵过程前期维 持发酵体系的高水平的氧消耗速率，从而促进菌体生长和维生素B12合成的启动，其中 所述的发酵过程前期是指从发酵开始起至菌株进入生长稳定期；4(b)在发酵过程的中后期降低并维持发酵体系的低水平的氧消耗速度，从而维持 高水平的维生素B12的产物合成速率，从而产生维生素B12，其中所述的发酵过程中后期 是指从发酵过程前期结束起至发酵结束；和(c)从发酵液中分离纯化出维生素B12。在另一优选例中，一旦菌体的生长进入生长稳定期，就可视为发酵过程前期结束ο在另一优选例中，在步骤(b)中，氧消耗速度的降低是间歇式降低、连续下降 或逐步降低。在另一优选例中，在步骤ω中高水平的氧消耗速率是控制氧消耗速率为 35-45mmol · L1 · h1。在另一优选例中，在步骤(b)中低水平的氧消耗速率是控制氧消耗速率为 12-25mmol · L1 · 1Γ1，更佳地 15_20mmol · L1 · h—1 范围。在另一优选例中，所述的氧消耗速率按以下公式计算权利要求1.一种生产维生素B12的发酵方法，其特征在于，它包括步骤(a)在适合发酵的条件下，培养维生素B12的生产菌株，并且在发酵过程前期维持发 酵体系的高水平的氧消耗速率，从而促进菌体生长和维生素B12合成的启动，其中所述 的发酵过程前期是指从发酵开始起至菌株进入生长稳定期；(b)在发酵过程的中后期降低并维持发酵体系的低水平的氧消耗速度，从而维持高水 平的维生素B12的产物合成速率，从而产生维生素B12，其中所述的发酵过程中后期是指 从发酵过程前期结束起至发酵结束；和(C)从发酵液中分离纯化出维生素B12。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(b)中，氧消耗速度的降低是间歇 式降低、连续下降或逐步降低。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(a)中高水平的氧消耗速率是控制 氧消耗速率为35-45mmol · L1 · h1 ；和/或在步骤(b)中低水平的氧消耗速率是控制氧消耗速率为12-25mm0l · L1 · h—1。4.如权利要求1或3所述的方法，其特征在于，所述的氧消耗速率按以下公式计算5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的高水平的维生素B12的产物合成速 率是2l.5mg · L1 · IT1。6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的发酵体系的体积为5L至200立方 米，较佳地为50L至150立方米。7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的工程菌是费氏丙酸杆菌 (Propionibacterium freudenreichii) > Hi 氏丙酸杆菌(Propionibacterium shermanii) > 鼠伤寒 沙门氏菌(Salmonella typhimurium) > 脱氮假单胞杆菌(Pseudomonasdenitrificans)或钴胺 素根瘤菌。8.—种维生素B12发酵生产方法，其特征在于，在发酵过程中，当生产维生 素B12的工程菌菌体生长进入生长稳定期时或之后，控制发酵体系的氧消耗速率， 使得氧消耗速率小于或等于25mmol · L1 · IT1 (较佳地，12_25mmol · L1 · IT1， 更佳地15-20mmol · L1 · IT1范围)，从而维持维生素B12的生产速率大于或等于 1.5mg · L1 · IT1。9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述的工程菌是费氏丙酸杆菌 (Propionibacterium freudenreichii) > Hi 氏丙酸杆菌(Propionibacterium shermanii) > 鼠伤寒 沙门氏菌(Salmonella typhimurium)、脱氮假单胞杆菌(Pseudomonasdenitrificans)或钴胺素根瘤菌。10. —种提高维生素B12生产速率和/或降低糖消耗的方法，所述方法包括步骤在 维生素B12的生产菌株发酵产生维生素B12的期间，控制发酵体系的氧消耗速率，使得 氧消耗速率小于或等于25mmol · L1 · IT1 (较佳地，12_25mmol · L1 · 1Γ1，更佳地 15-20mmol · L1 · h—1 范围)。全文摘要本专利技术提供了一种基于氧消耗速率的维生素B12发酵生产控制工艺。具体地，本专利技术提供了一种生产维生素B12的发酵方法，包括步骤(a)在发酵过程前期维持发酵体系的高水平的氧消耗速率，从而促进菌体生长和维生素B12合成的启动；(b)在发酵过程的中后期降低并维持发酵体系的低水平的氧消耗速度；和(c)从发酵液中分离纯化出维生素B12。本专利技术方法可明显提高维生素B12产率，降低底物消耗，同时降低单位能耗，可大幅降低生产成本，具有工艺控制本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种生产维生素Ｂ１２的发酵方法，其特征在于，它包括步骤：（ａ）在适合发酵的条件下，培养维生素Ｂ１２的生产菌株，并且在发酵过程前期维持发酵体系的高水平的氧消耗速率，从而促进菌体生长和维生素Ｂ１２合成的启动，其中所述的发酵过程前期是指从发酵开始起至菌株进入生长稳定期；（ｂ）在发酵过程的中后期降低并维持发酵体系的低水平的氧消耗速度，从而维持高水平的维生素Ｂ１２的产物合成速率，从而产生维生素Ｂ１２，其中所述的发酵过程中后期是指从发酵过程前期结束起至发酵结束；和（ｃ）从发酵液中分离纯化出维生素Ｂ１２。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张嗣良，王泽建，王慧媛，储炬，庄英萍，
申请(专利权)人：华东理工大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]
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