CN112592945A - 一种腺苷发酵工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明属于生物发酵技术领域，公开了一种腺苷发酵工艺，该工艺包括如下步骤：步骤1）种子培育，步骤2）发酵培养，步骤3）膜过滤、离交、浓缩、结晶及干燥。本发明工艺操作简单，生产成本低，生产周期短，可以提高腺苷的产量和转化率。
Description
技术领域
本发明属于微生物发酵领域，具体涉及到一种腺苷发酵工艺。
背景技术
腺苷又称腺嘌呤核苷，纯品为白色结晶粉末，无臭，味苦。腺苷分子式C10H13N5O4，熔点234-235℃。腺苷属于重要的核苷酸衍生物，是腺嘌呤核苷酸脱磷酸后的产物。作为一种遍布人体细胞的内源性核苷，可直接进入心肌经磷酸生产腺苷酸，参与心肌能量代谢。
腺苷的生产方法主要有化学合成法、RNA水解法和微生物发酵法。化学合成法起始原料价格过高，难以应用到大规模工业生产上。RNA水解法在水解过程中会产生四种核苷的混合物，为后续的分离带来困难。微生物发酵法生产腺苷能够实现大规模工业化生产，并且原料成本低，易于控制，其利用微生物的代谢作用可生物合成并过量积累腺苷，在目前生产腺苷方法中具有垄断地位。但其发酵产量仍有较大提高空间，为解决常规发酵工艺产酸低，收率低的问题，申请人采用先进的培育方法及发酵工艺，对菌种的培育和发酵工艺进行了改进和优化。
发明内容
为解决上述问题，克服现有技术的不足之处，本发明提供了一种腺苷发酵工艺。
本发明的目的是通过下述技术方案实现的：
一种腺苷发酵工艺，该工艺包括如下步骤：步骤1）种子培育，步骤2）发酵培养，步骤3）膜过滤、离交、浓缩、结晶及干燥。
具体的所述方法包括如下步骤：
步骤1）种子培育：将腺苷生产菌种接种至种子培养基中，制备成发酵种子液，将种子液接入种子罐中进行种子培养，培养温度为34-36℃，pH为6.2-6.8，罐压0.05-0.08Mpa。种子培养完成后，移种至发酵罐中。
步骤2）发酵培养：将腺苷种子液以8-15%的接种量接入发酵培养基中，培养温度为34-38℃，pH为6.0-6.5，溶氧为20-50%。发酵培养基中的糖液，可经过分消后流加，产酸期残糖控制在1.0-1.5%，后期可适当降低，放罐残糖控制在0.5%左右。总发酵时间为40-48小时，得到腺苷发酵液。
步骤3）膜过滤、离交、浓缩、结晶及干燥：将所得发酵液经膜滤过滤后得到滤液，所得滤液经过连续串联离子交换柱及超滤膜过滤得到滤液，将滤液打入旋转蒸发仪进行浓缩得到浓缩液，再通过结晶罐结晶、烘干、粉碎后得到成品腺苷。
优选的，所述步骤1）中，所述腺苷生产菌种为枯草芽孢杆菌。
优选的，所述步骤1）中，所述种子培养基：葡萄糖35g/L，蛋白胨14.5g/L，玉米浆20g/L，氯化钠4.5g/L，尿素7.5g/L，消泡剂0.15g/L。
优选的，所述步骤1）中，所述种子罐实消温度为120-124℃，时间30min。
优选的，所述步骤1）中，所述种子移种的条件为OD净增0.07-0.1。
优选的，所述步骤2）中，所述发酵培养基：葡萄糖78g/L，玉米浆40.5g/L，磷酸二氢钾1.5g/L，硫酸铵4g/L，氯化钾1.5g/L，味精4g/L，柠檬酸5.8g/L，硫酸镁4g/L，尿素3.8g/L，黄嘌呤0.06g/L，鸟苷0.2g/L。
优选的，所述步骤2）中，所述风量由CO2决定，CO2控制在3.0-4.0之间。
本发明的技术方案具有以下突出的优点及独特性：
1、本发明采用新技术进行种子培育，使菌种可以实现高产酸率，从而降低生产成本。
2、本发明采用带搅拌种子罐培养后进行接种的方法，可使种子生长较快，周期较短，同时可提高发酵产酸及其转化率。
3、本发明采用的发酵法生产腺苷，与传统的化学法和RNA水解法相比，生产设备简单易操作，且成本较低，易于控制，可实现大规模生产。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请具体实施例，对本发明进行更加清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
实施例1
一种腺苷发酵工艺，该工艺包括如下步骤：步骤1）种子培育，步骤2）发酵培养，步骤3）膜过滤、离交、浓缩、结晶及干燥。
具体的所述方法包括如下步骤：
步骤1）种子培育：将腺苷生产菌种接种至种子培养基中，制备成发酵种子液，将种子液接入种子罐中进行种子培养，培养温度34℃，pH为6.5，罐压0.06Mpa。种子培养完成后，移种至发酵罐中；腺苷生产菌种为枯草芽孢杆菌；种子培养基：葡萄糖35g/L，蛋白胨14.5g/L，玉米浆20g/L，氯化钠4.5g/L，尿素7.5g/L，消泡剂0.15g/L；种子罐实消温度为120-124℃，时间30min；种子移种的条件为OD净增0.07-0.1。
步骤2）发酵培养：将腺苷种子液以10%的接种量接入发酵培养基中，培养温度为35℃，pH为6.2，溶氧为30%。发酵培养基中的糖液，可经过分消后流加，产酸期残糖控制在1.0-1.5%，后期可适当降低，放罐残糖控制在0.5%左右。总发酵时间为48小时，得到腺苷发酵液；发酵培养基：葡萄糖78g/L，玉米浆40.5g/L，磷酸二氢钾1.5g/L，硫酸铵4g/L，氯化钾1.5g/L，味精4g/L，柠檬酸5.8g/L，硫酸镁4g/L，尿素3.8g/L，黄嘌呤0.06g/L，鸟苷0.2g/L；风量由CO2决定，CO2控制在3.0-4.0之间。
步骤3）膜过滤、离交、浓缩、结晶及干燥：将所得发酵液经膜滤过滤后得到滤液，所得滤液经过连续串联离子交换柱及超滤膜过滤得到滤液，将滤液打入旋转蒸发仪进行浓缩得到浓缩液，再通过结晶罐结晶、烘干、粉碎后得到成品腺苷。
经试验，产酸为51.8g/L，转化率为22.1%。
实施例2
一种腺苷发酵工艺，该工艺包括如下步骤：步骤1）种子培育，步骤2）发酵培养，步骤3）膜过滤、离交、浓缩、结晶及干燥。
具体的所述方法包括如下步骤：
步骤1）种子培育：将腺苷生产菌种接种至种子培养基中，制备成发酵种子液，将种子液接入种子罐中进行种子培养，培养温度34℃，pH为6.5，罐压0.06Mpa。种子培养完成后，移种至发酵罐中；腺苷生产菌种为枯草芽孢杆菌；种子培养基：葡萄糖35g/L，蛋白胨14.5g/L，玉米浆20g/L，氯化钠4.5g/L，尿素7.5g/L，消泡剂0.15g/L；种子罐实消温度为120-124℃，时间30min；种子移种的条件为OD净增0.07-0.1。
步骤2）发酵培养：将腺苷种子液以10%的接种量接入发酵培养基中，培养温度为35℃，pH为6.2，溶氧为30%。发酵培养基中的糖液，可经过分消后流加，产酸期残糖控制在1.0-1.5%，后期可适当降低，放罐残糖控制在0.5%左右。总发酵时间为48小时，得到腺苷发酵液；发酵培养基：葡萄糖78g/L，蛋白胨4.62g/L，酵母粉4.62g/L，磷酸二氢钾1.5g/L，硫酸铵4g/L，氯化钾1.5g/L，味精4g/L，柠檬酸5.8g/L，硫酸镁4g/L，尿素3.8g/L，黄嘌呤0.06g/L，鸟苷0.2g/L；风量由CO2决定，CO2控制在3.0-4.0之间。
步骤3）膜过滤、离交、浓缩、结晶及干燥：将所得发酵液经膜滤过滤后得到滤液，所得滤液经过连续串联离子交换柱及超滤膜过滤得到滤液，将滤液打入旋转蒸发仪进行浓缩得到浓缩液，再通过结晶罐结晶、烘干、粉碎后得到成品腺苷。
经试验，产酸为33.2g/L，转化率为11.4%。
实施例3
一种腺苷发酵工艺，该工艺包括如下步骤：步骤1）种子培育，步骤2）发酵培养，步骤3）膜过滤、离交、浓缩、结晶及干燥。
具体的所述方法包括如下步骤：
步骤1）种子培育：将腺苷生产菌种接种至种子培养基中，制备成发酵种子液，将种子液接入种子罐中进行种子培养，培养温度34℃，pH为6.5，罐压0.06Mpa。种子培养完成后，移种至发酵罐中；腺苷生产菌种为枯草芽孢杆菌；种子培养基：葡萄糖35g/L，蛋白胨14.5g/L，玉米浆20g/L，氯化钠4.5g/L，尿素7.5g/L，消泡剂0.15g/L；种子罐实消温度为120-124℃，时间30min；种子移种的条件为OD净增0.07-0.1。
步骤2）发酵培养：将腺苷种子液以10%的接种量接入发酵培养基中，培养温度为35℃，pH为6.2，溶氧为30%。发酵培养基中的糖液，可经过分消后流加，产酸期残糖控制在1.0-1.5%，后期可适当降低，放罐残糖控制在0.5%左右。总发酵时间为48小时，得到腺苷发酵液；发酵培养基：葡萄糖78g/L，蛋白胨7.5g/L，酵母粉7.5g/L，磷酸二氢钾1.5g/L，硫酸铵4g/L，氯化钾1.5g/L，味精4g/L，柠檬酸5.8g/L，硫酸镁4g/L，尿素3.8g/L，黄嘌呤0.06g/L，鸟苷0.2g/L；风量由CO2决定，CO2控制在3.0-4.0之间。
步骤3）膜过滤、离交、浓缩、结晶及干燥：将所得发酵液经膜滤过滤后得到滤液，所得滤液经过连续串联离子交换柱及超滤膜过滤得到滤液，将滤液打入旋转蒸发仪进行浓缩得到浓缩液，再通过结晶罐结晶、烘干、粉碎后得到成品腺苷。
经试验，本实施例其他条件不变，产酸为51.2g/L，转化率为21.8%。
表1
| 组别 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 |
| 产酸（g/L） | 51.8 | 33.2 | 51.2 |
| 糖酸转化率（%） | 22.1 | 11.4 | 21.8 |
结论：如表1所示，与实施例1发酵培养基配方相比，实施例2发酵培养基配方将玉米浆替换为4.62g/L的酵母粉和蛋白胨，实施例3发酵培养基配方将玉米浆替换为7.5g/L的酵母粉和蛋白胨。结果显示，酵母粉和蛋白胨的添加量达到7.5g/L时，营养含量和玉米浆相同，但酵母粉和蛋白胨的成本相对于玉米浆过高，所以本发明方法采用玉米浆代替酵母粉和蛋白胨。
上述虽然结合实施例对本发明的具体实施方式进行了介绍，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，这对本领域技术人员而言应该很明确，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明保护的范围。
Claims (6)
1.一种腺苷发酵工艺，其特征在于，所述工艺包括如下步骤：步骤1）种子培育，步骤2）发酵培养，步骤3）膜过滤、离交、浓缩、结晶及干燥。
2.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
步骤1）种子培育：将腺苷生产菌种接种至种子培养基中，进行种子培养得到腺苷种子液，培养温度为34-36℃，pH为6.2-6.8，罐压0.05-0.08Mpa；
步骤2）发酵培养：将腺苷种子液以8-15%的接种量接入发酵培养基中进行发酵培养，发酵培养温度为34-38℃，pH为6.0-6.5，溶氧为20-50%；发酵培养时间为40-48小时，得到腺苷发酵液；
步骤3）膜过滤、离交、浓缩、结晶及干燥：将所得腺苷发酵液经膜滤过滤后得到滤液，所得滤液经过连续串联离子交换柱及超滤膜过滤得到滤液，将滤液打入旋转蒸发仪进行浓缩得到浓缩液，再通过结晶、烘干、粉碎后得到成品腺苷。
3.根据权利要求2所述的工艺，其特征在于，所述腺苷生产菌种为枯草芽孢杆菌。
4.根据权利要求2所述的工艺，其特征在于，所述种子培养基为：葡萄糖35g/L，蛋白胨14.5g/L，玉米浆20g/L，氯化钠4.5g/L，尿素7.5g/L，消泡剂0.15g/L。
5.根据权利要求2所述的工艺，其特征在于，所述发酵培养基为：葡萄糖78g/L，玉米浆40.5g/L，磷酸二氢钾1.5g/L，硫酸铵4g/L，氯化钾1.5g/L，味精4g/L，柠檬酸5.8g/L，硫酸镁4g/L，尿素3.8g/L，黄嘌呤0.06g/L，鸟苷0.2g/L。
6.按照权利要求1-5任其一所述的工艺得到的腺苷产品。
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2020
- 2020-11-17 CN CN202011288461.5A patent/CN112592945A/zh active Pending
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| CN114574533B (zh) * | 2022-03-31 | 2023-11-07 | 通辽梅花生物科技有限公司 | 一种发酵生产腺苷的方法及发酵培养基 |
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