一种辅酶Q10的发酵方法技术

本发明专利技术公开了一种辅酶Q10的发酵方法，属于微生物发酵领域，方法中分周期控制铵离子浓度，发酵培养基中添加赖氨酸盐并且在发酵过程中再次补入赖氨酸盐，发酵过程中补加一次硫酸钠。该发酵控制工艺使辅酶Q10产生菌的生长和代谢能力明显增强，菌体量明显增加，辅酶Q10发酵单位增长快，辅酶Q10放罐效价达到4000mg/L以上，发酵周期明显延长，菌体容易过滤收集，辅酶Q10的批产量大幅增加，明显降低了辅酶Q10的发酵成本。

【技术实现步骤摘要】
一种辅酶Q10的发酵方法
本专利技术涉及一种辅酶Q10的发酵方法，属于微生物发酵领域。
技术介绍
辅酶Q10(Ubiquinone-10)是一种天然存在的脂溶性醌类化合物，又名癸烯醌、泛醌-10，化学名称为：2,3-二甲氧基-5-甲基-6-癸异戊二烯基-1,4-苯醌(2,3-dimethoxy-5-methyl-6-decaprenyl-1,4-benzoquinone)，分子式为：C59H90O4，分子量为：863.37，结构式为：该化合物为黄色至橙黄色结晶性粉末，无臭，无味，易溶于苯、丙酮、及乙醚，几乎不溶于水及甲醇，日光直射下不稳定，辅酶Q10在自然界中分布广泛，主要存在于酵母、植物叶子、种子及动物的心、肝和肾的细胞中特别是哺乳动物富含线粒体的生物膜中，在人类的心、肝、肾及胰腺中含量较高，辅酶Q10能激活细胞呼吸、加速产生具有高能量的ATP，加强心肌新陈代谢功能，提高心脏跳动效率，治疗心血管疾病，如缺血性心脏病、风湿性心脏病，心肌炎，心绞痛，心律不齐及降低高血压等症；辅酶Q10还能抑制线粒体的过氧化，保护生物膜结构完整性，具有提高人体免疫力、延缓衰老和增强人体活力等功能。辅酶Q10在心血管疾病、癌症综合治疗、预防牙病等方面具有较明显的疗效。同时，在保健品及化妆品领域的有效应用已显示出其强劲的需求。目前国内外工业化生产辅酶Q10的技术为微生物发酵法。利用类球红细菌(Rhodobactersphaeroides)为辅酶Q10发酵菌种，该菌种通过斜面或摇瓶菌液接种，三级发酵。所用培养基为常用的葡萄糖、玉米浆粉、硫酸铵、硫酸镁、氯化铁、氯化钠、味精、磷酸二氢钾和微量元素等，发酵过程中补入葡萄糖、氨水和磷元素，发酵罐温度为32-35℃，利用氨水将发酵罐pH控制在6.5-7.0。如公开号为CN102168115的中国专利技术专利一种辅酶Q10工业化生产方法中描述：通过加入关键存进因子，控制溶磷含量，控制氨基氮含量，补入3倍浓缩的发酵基础料等方法提高辅酶Q10的发酵单位，发酵单位达到3400mg/L；公开号为CN104561154的中国专利技术专利一种辅酶Q10发酵工艺及控制策略中描述：以发酵过程中菌体形态过渡期作为工艺参数调整的时间点，调整发酵罐的通气量、罐压和搅拌转速等方法提高辅酶Q10的发酵单位，发酵单位达到3500mg/L；公开号为CN105483171的中国专利技术专利一种提高辅酶Q10工业产量的生产方法中描述：通过控制种子培养基中亚铁离子的浓度提高辅酶Q10的发酵单位，发酵单位达到3382mg/L，可见辅酶Q10的发酵技术相对比较成熟，但现有的微生物发酵生产辅酶Q10的工业化生产方法都存在发酵单位偏低的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种发酵生产辅酶Q10的方法，包括：(1)辅酶Q10发酵过程中不断补加铵离子，在不同发酵周期控制不同铵离子浓度；(2)辅酶Q10发酵培养基中添加赖氨酸盐，并在发酵过程中分3次补加赖氨酸盐(3)辅酶Q10发酵过程中补加硫酸钠或硫酸钾。使用该发酵控制工艺后，辅酶Q10发酵单位明显提高，菌体干重明显增加，发酵周期明显延长，辅酶Q10的产量大幅增加，明显降低了辅酶Q10的发酵成本。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种辅酶Q10的发酵方法，1)母瓶培养：将辅酶Q10生产菌种稀释至1000-1200个/mL后接种0.5mL至斜面培养基上，将斜面培养基置于温度为30-34℃，相对湿度为40％-60％的培养箱中培养4-8d后，挑取2-5个菌落接种于母瓶培养基中，将母瓶培养基置于30-34℃，相对湿度为40％-60％，转速为200-250rpm的摇床中培养24-32h，得到母瓶菌种；斜面培养基配方为：葡萄糖1.0-4.0g/L，酵母粉0.5-2.0g/L，蛋白胨0.2-1.0g/L，氯化钠0.5-2.0g/L，琼脂粉15-25g/L，pH6.8-7.2，121℃灭菌20-25min；母瓶培养基配方为：葡萄糖3.0-6.0g/L，酵母粉0.2-0.5g/L，蛋白胨0.1-0.5g/L，玉米浆0.5-1.0g/L，硫酸铵0.5-2.0g/L，味精0.4-2g/L，氯化钠0.5-2.0g/L，硫酸镁1.0-3.0g/L，磷酸二氢钾0.1-0.5g/L，磷酸氢二钾0.1-0.5g/L，氯化铁0.1-0.5g/L，碳酸钙2.0-8.0g/L，盐酸硫胺1.0-3.0mg/L，烟酸2-5mg/L，生物素0.05-0.2mg/L，pH6.5-7.0，121℃灭菌20-25min。2)一级种子罐培养：将母瓶菌种按1-5‰的接种量接种至一级种子罐中的培养基，在30-35℃，罐压0.03-0.05MPa，通气比0.3-0.6，搅拌转速140-180rpm，培养28-36h，得到葡萄糖残量0.5-1.0g/L，菌体形状均一，无菌良好的一级种子液；一级种子罐中的培养基配方为：葡萄糖4.0-8.0g/L，酵母粉0.3-0.6g/L，蛋白胨0.1-0.4g/L，玉米浆0.6-1.2g/L，硫酸铵0.8-2.5g/L，味精0.4-2g/L，氯化钠0.5-2.0g/L，硫酸镁1.5-4.0g/L，磷酸二氢钾0.1-0.5g/L，磷酸氢二钾0.1-0.5g/L，氯化铁0.1-0.5g/L，碳酸钙2.0-8.0g/L，盐酸硫胺1.0-3.0mg/L，烟酸2.0-5.0mg/L，生物素0.05-0.2mg/L，pH6.5-7.0，121℃灭菌25-30min。3)二级种子罐培养：将一级种子液按8-15％的接种量接种至二级种子罐中的培养基，在30-35℃，罐压0.03-0.05MPa，通气比0.4-0.7，搅拌转速120-160rpm，培养16-24h，得到葡萄糖残量0.4-0.8g/L，菌体形状均一，无菌良好的二级种子液；二级种子罐中的培养基配方为：葡萄糖6.0-12g/L，酵母粉0.3-0.6g/L，玉米浆0.8-1.5g/L，硫酸铵1.0-3.5g/L，味精0.8-3g/L，氯化钠0.5-2.0g/L，硫酸镁1.5-4.0g/L，磷酸二氢钾0.1-0.5g/L，磷酸氢二钾0.1-0.5g/L，氯化铁0.1-0.5g/L，碳酸钙2.0-8.0g/L，盐酸硫胺1.0-3.0mg/L，烟酸4.0-8.0mg/L，生物素0.08-0.3mg/L，pH6.5-7.0，121℃灭菌25-30min。4)发酵罐培养：将二级种子液按15-25％的接种量接种至发酵罐中的培养基，在32-35℃，罐压0.03-0.06MPa，通气比0.6-0.8，搅拌转速110-140rpm，培养至菌体消耗葡萄糖速率明显下降，菌体部分自溶时终止发酵；发酵罐中的培养基配方为：葡萄糖10-15g/L，玉米浆1.5-2.5g/L，硫酸铵1.5-3.5g/L，味精1.0-3g/L，氯化钠0.5-2.0g/L，硫酸镁3.0-6.0g/L，磷酸二氢钾0.1-0.5g/L，磷酸氢二钾0.1-0.5g/L，氯化铁0.2-1.0g/L，碳酸钙1.0-3.0g/L，盐酸硫胺2.0-5.0m本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种辅酶Q10的发酵方法，其特征在于，包括如下步骤：/n1)母瓶培养：将辅酶Q10生产菌种稀释至1000-1200个/mL后接种0.5mL至斜面培养基上，将斜面培养基置于温度为30-34℃，相对湿度为40％-60％的培养箱中培养4-8d后，挑取2-5个菌落接种于母瓶培养基中，将母瓶培养基置于30-34℃，相对湿度为40％-60％，转速为200-250rpm的摇床中培养24-32h，得到母瓶菌种；/n2)一级种子罐培养：将母瓶菌种按1-5‰的接种量接种至一级种子罐中的培养基，在30-35℃，罐压0.03-0.05MPa，通气比0.3-0.6，搅拌转速140-180rpm，培养28-36h，得到葡萄糖残量0.5-1.0g/L，菌体形状均一，无菌良好的一级种子液；/n3)二级种子罐培养：将一级种子液按8-15％的接种量接种至二级种子罐中的培养基，在30-35℃，罐压0.03-0.05MPa，通气比0.4-0.7，搅拌转速120-160rpm，培养16-24h，得到葡萄糖残量0.4-0.8g/L，菌体形状均一，无菌良好的二级种子液；/n4)发酵罐培养：将二级种子液按15-25％的接种量接种至发酵罐中的培养基，在32-35℃，罐压0.03-0.06MPa，通气比0.6-0.8，搅拌转速110-140rpm，培养至菌体消耗葡萄糖速率明显下降，菌体部分自溶时终止发酵；/n发酵罐培养过程中连续补入浓度为50-60％的葡萄糖溶液，使发酵罐中葡萄糖残量控制在8-15g/L；培养过程中连续补入浓度为13-16％的磷酸二氢钾溶液，使发酵罐中磷残量控制在0.15-0.25g/L；培养过程中连续补入浓度为18-22％的氨水，使发酵罐中的pH值控制在6.5-7.0；/n所述发酵罐培养的操作中，还包括补加铵盐水溶液的操作；/n所述发酵罐培养的操作中，还包括补加赖氨酸盐水溶液的操作；/n所述发酵罐培养的操作中，还包括补加硫酸盐水溶液的操作。/n...

【技术特征摘要】
1.一种辅酶Q10的发酵方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)母瓶培养：将辅酶Q10生产菌种稀释至1000-1200个/mL后接种0.5mL至斜面培养基上，将斜面培养基置于温度为30-34℃，相对湿度为40％-60％的培养箱中培养4-8d后，挑取2-5个菌落接种于母瓶培养基中，将母瓶培养基置于30-34℃，相对湿度为40％-60％，转速为200-250rpm的摇床中培养24-32h，得到母瓶菌种；
2)一级种子罐培养：将母瓶菌种按1-5‰的接种量接种至一级种子罐中的培养基，在30-35℃，罐压0.03-0.05MPa，通气比0.3-0.6，搅拌转速140-180rpm，培养28-36h，得到葡萄糖残量0.5-1.0g/L，菌体形状均一，无菌良好的一级种子液；
3)二级种子罐培养：将一级种子液按8-15％的接种量接种至二级种子罐中的培养基，在30-35℃，罐压0.03-0.05MPa，通气比0.4-0.7，搅拌转速120-160rpm，培养16-24h，得到葡萄糖残量0.4-0.8g/L，菌体形状均一，无菌良好的二级种子液；
4)发酵罐培养：将二级种子液按15-25％的接种量接种至发酵罐中的培养基，在32-35℃，罐压0.03-0.06MPa，通气比0.6-0.8，搅拌转速110-140rpm，培养至菌体消耗葡萄糖速率明显下降，菌体部分自溶时终止发酵；
发酵罐培养过程中连续补入浓度为50-60％的葡萄糖溶液，使发酵罐中葡萄糖残量控制在8-15g/L；培养过程中连续补入浓度为13-16％的磷酸二氢钾溶液，使发酵罐中磷残量控制在0.15-0.25g/L；培养过程中连续补入浓度为18-22％的氨水，使发酵罐中的pH值控制在6.5-7.0；
所述发酵罐培养的操作中，还包括补加铵盐水溶液的操作；
所述发酵罐培养的操作中，还包括补加赖氨酸盐水溶液的操作；
所述发酵罐培养的操作中，还包括补加硫酸盐水溶液的操作。


2.根据权利要求1所述的辅酶Q10的发酵方法，其特征在于，所述铵盐水溶液为硫酸铵、氯化铵、碳酸铵或碳酸氢铵的水溶液，所述铵盐水溶液的浓度为5％-80％；
所述赖氨酸盐水溶液为赖氨酸盐酸盐、赖氨酸硫酸盐或赖氨酸磷酸盐的水溶液，所述赖氨酸盐水溶液的浓度为1％-30％；
所述硫酸盐水溶液为硫酸钠或硫酸钾的水溶液，所述硫酸盐水溶液的浓度为10％-60％。


3.根据权利要求1或2所述的辅酶Q10的发酵方法，其特征在于，所述铵盐水溶液的补加方式为：发酵周期1-20h时，补加至发酵罐中铵离子浓度0.8-1.2g/L；发酵周期21-40h时，补加至发酵罐中铵离子浓度1.2-1.6g/L；发酵周期41-65h时，补加至发酵罐中铵离子浓度1.6-2.0g/L；发酵周期66-80h时，补加至发酵罐中铵离子浓度1.2-1.6g/L；发酵周期81h-放罐时，补加至发酵罐中铵离子浓度0.6-1.2g/L。


4.根据权利要求1或2所述的辅酶Q10的发酵方法，其特征在于，所述赖氨酸盐水溶液的补加方式为：发酵周期20-28h时，补加至发酵罐中赖氨酸盐浓度为0.01-0.1g/L；发酵周期40-48h时，补加至发酵罐中赖氨酸盐浓度为0.04-0.12g/L；发酵周期6...

【专利技术属性】
技术研发人员：段志钢，王平，尹贵超，王成，王淑琳，张军剪，王云，牛霄亮，李景，李默晗，高雨宁，丁宝娟，
申请(专利权)人：华北制药股份有限公司，
类型：发明
国别省市：河北;13