[发明专利]一种发酵方法及发酵生产辅酶Q10的方法

说明书

本发明提供一种发酵方法及发酵生产辅酶Q10的方法，包括以下步骤，前发酵：在前发酵罐中进行前发酵，其中，前发酵的初始发酵液体积是前发酵罐容积的45％‑70％；当前发酵进行到(0.4n‑0.6n)小时，前发酵罐中的发酵液体积因补料增加至前发酵罐容积的75％‑85％时，进行分罐操作，其中n(小时)为发酵周期；分罐：将前发酵罐中发酵液体积的40％‑60％转入后发酵罐；后发酵：分罐后，前、后发酵罐分别进行后发酵，当发酵液的体积因补料增加至前、后发酵罐容积的75％‑85％时，停止发酵，放罐。采用上述方法发酵生产辅酶Q10，能够提高发酵罐的设备利用率并提高发酵产量33％。

技术领域

本发明属于发酵工程技术领域，具体涉及一种发酵方法及发酵生产辅酶Q10的方法。

背景技术

辅酶Q10(Coenzyme Q10，CoQ10)又名泛醌，广泛存在于动植物及微生物体内，是生物细胞呼吸链中不可或缺的递氢体，也是细胞自身产生的天然抗氧化剂和细胞代谢调节剂。由于辅酶Q10具有醌环结构，能够起到保护生物膜结构、稳定细胞膜电位和增强免疫力的作用，近年来已被广泛应用于心脏病、糖尿病、癌症、急慢性肝炎、帕金森症等疾病的治疗，并可预防动脉硬化、中风和高血压，对心脏、肝脏和肾脏具有良好的保健作用。此外，辅酶Q10还具有优异的抗衰老作用，在化妆品和保健品等领域有广泛的应用。

微生物发酵法生产辅酶Q10具有产物活性高、原料成本低等优势，是目前研究和开发的热点。辅酶Q10发酵的耗糖量很大，为了满足菌种的生长条件，需要在整个发酵过程中持续大量补料，发酵全程需要另外补入初始发酵液体积的1.6倍以上的物料，补料量较大，在发酵之初就需要为后续的补料预留空间。现有技术通常采用分批补料发酵、倒种再培养等发酵方法。

在传统的分批补料发酵工艺中，例如专利文献CN104561154B公开了一种辅酶Q10发酵工艺及控制策略，采用分批补料发酵的方式进行发酵，根据其所述发酵工艺推算，为了给后续的补料培养基预留空间，初始发酵液的体积较小，仅占发酵罐容积的30-35％，在发酵前期浪费了发酵罐的大量上部空间，降低了发酵罐的利用率。

专利文献CN111763636A公开了一种工业发酵生产辅酶Q10的方法，采用了倒种再培养的发酵方法，将1批或1批以上给出罐发酵液转入同一个接收罐中继续培养，该方法没有考虑生产过程的连续性，造成接收罐有大量闲置时间，无法最大化的利用发酵设备。

发明内容

针对上述缺陷，本发明提供了一种发酵方法，该方法显著提升了发酵罐的空间利用率，且有效实现了生产过程的连续性，进而提高了发酵生产的效率。

本发明还提供了一种发酵生产辅酶Q10的方法，采用上述发酵方法生产辅酶Q10，充分利用了发酵罐的空间，能够实现连续发酵生产，提高生产效率和发酵产量。

本发明的一方面，提供一种发酵生产的方法，包括以下步骤：

前发酵：先在前发酵罐中进行常规的分批补料发酵，称之为前发酵阶段，在前发酵阶段，控制前发酵罐的初始发酵液体积为发酵罐容积的45％-70％，随着前发酵过程的进行，持续不断的补入补料培养基，发酵液的体积会不断增加。当前发酵进行到(0.4n-0.6n)小时，发酵液体积增加至前发酵罐容积的75％-85％时，前发酵罐已经没有空间容纳更多的补料培养基，此时进行分罐操作。

分罐：在分罐操作中，将前发酵罐中发酵液体积的40％-60％转入后发酵罐，优选地，将前发酵罐中发酵液体积的50％转入后发酵罐。

后发酵：分罐操作后，前发酵罐和后发酵罐中的发酵液体积各占发酵罐总容积的40％左右，均有了充足的空间继续进行补料发酵培养，当前发酵罐和后发酵罐中的发酵液体积因补料增加至发酵罐容积的75％-85％时，停止发酵，放罐。

本发明中，对放罐发酵液中的目标产物进行提取精制的过程中，可以根据目标产物的类别选用本领域常规的分离纯化方法。