[发明专利]一种辅酶Q10工业化生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及发酵工程领域，特别指对辅酶Q10培养基、关键促进因子配方优化及发酵工艺改进的辅酶Q10工业化生产方法。

背景技术

辅酶Q10又称泛醌，为脂溶性醌类化合物，是细胞自身产生的天然抗氧化剂和细胞代谢激活剂，广泛存在于动、植物及微生物体内，是生物细胞呼吸链中的重要递氢体。同时由于其醌环的天然氧化还原特性，辅酶Q10具有保护和恢复生物膜结构的完整性、稳定膜电位和增强免疫反应等作用。作为一种良好的生化药物，辅酶Q10近年来已被广泛应用于各类心脏病、糖尿病、癌症、急慢性肝炎、帕金森症等疾病治疗，并可预防动脉硬化、中风和高血压，对心脏、肝脏和肾也有良好的保健作用。此外，辅酶Q10还具有抗衰老作用，在化妆品和保健品领域有广泛的应用。

目前，国内外辅酶Q10的生产以微生物发酵法为主。动植物组织提取法来源有限，原料价格高，且化学成份复杂，辅酶Q10含量低，规模化生产受制约；化学合成法合成条件苛刻、工艺复杂，产物为顺反异构体混合物，生物活性低，不适合现代化工业生产；利用微生物发酵法生产辅酶Q10具有原料来源丰富、成本低、反应条件温和产物生物活性高等优点，是最具发展潜力的生产方法。

近年来，国内对微生物发酵法生产辅酶Q10的研究主要集中在高产菌株的选育及发酵小试实验水平，如天辰神舟实业有限公司在“一株产辅酶Q10的类球红细菌突变株及培养方法”的专利申请中利用空间搭载诱变手段获得突变株，发酵单位达到800mg/L；乔志新等采用基因组改组技术结合传统诱变育种方法快速融合多种正向突变获得高产菌株，单位菌体的辅酶Q10产量为8.31mg/g。当前对辅酶Q10工业化规模生产工艺研究甚少，发酵水平普遍较低，周期长，成本高。除利用各种诱变技术获得高产菌株外，对培养基、关键促进因子配方优化及发酵工艺改进也是实现高效、低廉工业化生产辅酶Q10的有效途径。目前尚未见到将该关键促进因子组合及添加方法、溶氧反馈-补料分批培养技术应用于辅酶Q10工业化生产的研究报道。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种辅酶Q10工业化生产方法，本生产方法针对辅酶Q10在工业生产技术方面存在的不足，设计出新的发酵工艺路线，其特点为根据微生物细胞自身的生理需要、辅酶Q10的合成途径和代谢调控机制，添加关键促进因子，通过对种子、发酵培养基及合成辅酶Q10的关键促进因子配方优化，有效地提高了菌浓及单位发酵液的辅酶Q10含量；并对发酵过程进行动力学分析，确定出溶氧反馈-补料分批培养为最佳补糖模式，通过溶氧反馈补糖、中间变速流加营养源料及连续流加磷水、氨水等策略对辅酶Q10进行反馈调节，有效地提高细胞密度，控制代谢流，并延长产物合成期，实现辅酶Q10产量的大幅度提高，生产成本则大大降低。

本发明要解决的技术问题由如下方案来实现：

突变株Rhodobacter sphaeroides Nr-F 17经斜面传代及母瓶培养后按2～5‰接种量接入已灭菌的一级种子罐中培养，控制搅拌转速250～500rpm、空气流量20～80m³/h、罐温28～32℃、罐压0.02～0.05Mpa，培养时间30～60h；

将培养好的一级种子液按5～15％接种量移入已灭菌的二级种子罐中培养，控制搅拌转速100～200rpm、空气流量100～300m³/h、罐温28～32℃、罐压0.02～0.05Mpa，培养时间10～20h，一级、二级种子罐培养基配方为：葡萄糖3～10g，酵母粉1～5g，硫酸铵2～6g，味精0.5～2g，玉米浆粉0.3～2g，硫酸镁1～4g，磷酸二氢钾0.3～2g，氯化钠1～4g，硫酸亚铁0.2～1g，硫酸锰0.03～0.1g，硫酸锌0.001～0.01g，轻质碳酸钙5～10g，水1000ml，pH 6.5～7.0，121℃下灭菌25min；母瓶及一级、二级种子罐接种前均按配料体积的2～5％移入已灭菌的关键促进因子至培养基中；

在无菌条件下，将培养好的二级种子液按10～20％接种量移入发酵罐，发酵基础料配方为：葡萄糖10～20g，硫酸铵3～10g，味精2～8g，玉米浆粉4～9g，硫酸镁5～10g，磷酸二氢钾0.1～0.5g，氯化钠1～5g，硫酸亚铁1～3g，硫酸锰0.1～0.4g，氯化钴0.005～0.01g，水1000ml，pH 6.5～7.0，121℃下灭菌25min；