[发明专利]一种烟酰胺核糖激酶及烟酰胺单核苷酸的合成方法

说明书

本发明属于烟酰胺核糖激酶合成领域，涉及一种烟酰胺核糖激酶及烟酰胺单核苷酸的合成方法。所述烟酰胺核糖激酶的合成方法包括将烟酰胺核糖激酶生产菌株依次进行菌株活化、种子扩大培养和发酵培养，且在发酵培养过程中，分阶段将OUR、发酵液中ORP和乙酸浓度中的至少一者控制在预定范围内。采用本发明提供的方法能够显著提高发酵液中烟酰胺核糖激酶的酶活。此外，本发明根据发酵过程中OUR、ORP和乙酸浓度的波动情况并以此为基础进行工艺的微调，也可以缩减由于种子质量的波动所带来的发酵差异，有利于各批次间发酵水平的稳定。

技术领域

本发明属于烟酰胺核糖激酶合成领域，具体涉及一种烟酰胺核糖激酶及烟酰胺单核苷酸的合成方法。

背景技术

烟酰胺核糖激酶(nicotinamide riboside kinase，Nrk)是一种可调控烟酰胺单核苷酸(nicotinamide mononucleotide，NMN)生物合成的限速酶，它参与由烟酰胺核糖合成NMN的酶促反应。而在NAD+的生物合成过程中，NMN作为重要的底物，在人体中可作为细胞能量的来源。最近有研究表明，NMN可改善因NAD+缺乏所引起的心脑血管疾病、老年痴呆、2型糖尿病以及因年龄和饮食引发的肥胖，在许多临床研究当中，服用NMN可改善体内不同代谢器官的线粒体功能，并具有延缓衰老的作用，越来越多的证据表明，NMN具有广泛的保健应用和药物治疗价值。

目前制备NMN的方法主要有化学合成法和体外酶转化法。其中，化学合成法步骤繁琐，每一步的合成均涉及到产物的收率损失，并可能产生许多顺式异构体及大量的有毒副产物，造成环境污染。体外酶转化法具有污染小、反应简便、产品活性高等特点，是制备NMN的较好方法，但其产物合成效率受转化酶的酶活影响，现有的烟酰胺核糖激酶酶活普遍较低，导致NMN酶转化存在耗时长和收率低等问题，难以实现较大规模生产。提高微生物合成烟酰胺核糖激酶的酶活有助于提高NMN酶转化合成的效率及成本的控制。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有的烟酰胺核糖激酶酶活较低的缺陷，而提供一种能够提高酶活的烟酰胺核糖激酶及烟酰胺单核苷酸的合成方法。

本发明的发明人经过深入研究之后发现，不同菌种及不同发酵阶段的菌体的生长条件不同，烟酰胺核糖激酶生产菌株发酵过程中氧消耗速率(Oxygen Uptake Rate，以下采用缩写OUR)、发酵液中氧化还原电位(Oxidation Reduction Potential，以下采用缩写ORP)及乙酸浓度能够很好地反馈发酵过程，通过分阶段控制OUR、发酵液中ORP和乳酸浓度的范围，能够促进菌体对培养基的摄入，降低代谢副产物乙酸对菌体代谢的影响，减缓老化速度，使其能够更快地由生长阶段向合成阶段转变，保证发酵产物的合成速率，延长产物合成时长，更有利于烟酰胺核糖激酶酶活的提高。基于此，完成了本发明。

具体地，本发明提供了一种烟酰胺核糖激酶的合成方法，其中，该方法包括将烟酰胺核糖激酶生产菌株依次进行菌株活化、种子扩大培养和发酵培养，且在发酵培养过程中，分阶段将OUR、发酵液中ORP和乙酸浓度中的至少一者控制在预定范围内；

分阶段控制OUR的方式如下：发酵0～4h OUR控制在20～80mmol/L·h，4～10h OUR控制在140～200mmol/L·h，10～24h OUR控制在160～250mmol/L·h，24h～放罐OUR控制在100～180mmol/L·h；

分阶段控制发酵液中ORP的方式如下：发酵0～4h ORP控制在100～180mV，4～10hORP控制在-10～100mV，10～24h ORP控制在20～120mV，24h～放罐ORP控制在60～150mV；

分阶段控制发酵液中乙酸浓度的方式如下：发酵0～4h乙酸浓度控制在0.1～5g/L，4～10h乙酸浓度控制在0.5～10g/L，10～24h乙酸浓度控制在0.4～5g/L，24h～放罐乙酸浓度控制在0.2～5g/L。