[发明专利]核黄素工业发酵的方法

说明书

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10 m³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，pH6.8~7.0；

（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，pH6.8~7.2；

（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38~40℃，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1~2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0.02%~0.05%。

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小时内流加速度匀速递增至800kg/hr，搅拌速度由95rpm递增至126rpm，流加15小时后，流加速度保持在850kg/hr左右，搅拌速度保持126rpm，流加补料发酵过程中，保持发酵温度37~39 ℃，调节pH 7~7.2，控制通气比VVM1.0~1.5，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110~130 m³，并保持罐压0.03~0.10MPa。

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，pH6.8~7.0。

（2）发酵培养基

生物氮素3g/l，玉米浆1.2g/l，甜菜碱0.01g/l，pH6.8~7.2。

（3）一次性补料阶段：温度39±1.0℃，pH6.8±0.1，pO₂≧20%，罐压0.03~0.10MPa，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±1.0℃，pH7.1±0.1，pO₂≧20%，罐压0.03~0.10MPa，时间40~42小时。空气搅拌与95~126rpm机械搅拌，通气比VVM1.0~1.5。

（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0.02%~0.05%进行控制。

（7）补料液：50%~60%的玉米淀粉糖液。