[發明專利]基于尾氣中CO2濃度的維生素B12發酵生產控制工藝

有效

• 申請號: 201010279216.8
• 申請日: 2010-09-13
• 公開（公告）號: CN102399845A
• 公開（公告）日: 2012-04-04
• 發明（設計）人: 張嗣良;陳學軍;李永亮;王振國;謝麗華;曹云峰;唐麗娜;王澤建;莊英萍;儲炬
• 申請（專利權）人: 河北華榮制藥有限公司;華東理工大學
• 主分類號: C12P19/42
• 分類號: C12P19/42;C12R1/01;C12R1/42;C12R1/38;C12R1/41
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 徐迅

技術領域

本發明涉及發酵領域，更具體地涉及一種基于尾氣中CO₂濃度的維生素B12發酵生產控制工藝。

背景技術

維生素B12(VB₁₂)是一種生物催化活性物質，是哺乳動物不可缺少的維生素。

維生素B₁₂在臨床上主要用于治療惡性貧血，亦與葉酸合用于治療各種巨幼細胞貧血、抗葉酸藥引起的貧血及脂肪瀉等；其也用于治療神經系統疾病如神經炎、神經萎縮等；還用于治療肝臟疾病如肝炎、肝硬化等^[1]。另外，VB₁₂還與其他維生素一起構成復合維生素產品，作為OTC藥物、保健食品廣泛銷售。VB₁₂除了用于醫藥方面，還大量應用于動物飼料、營養補充劑和食品加工，如維生素強化面粉、再制食品、嬰兒食品等。

1961年Hodgkin利用X-射線技術首先鑒定出了VB₁₂的三維結構^[2]。1978年，Barker等系統地闡明了VB₁₂的生物學功能及作為輔酶參加體內的代謝反應^[3]。

VB₁₂又名鈷胺素，是一類含咕啉環化合物；分子中三價鈷位于類似卟啉的咕啉環平面的中心，與Co連接的基團X可以為脫氧腺苷(5′-deoxyadenosyl)、甲基(-CH3)、氰基(-CN)所取代，從而形成腺苷鈷胺素、甲基鈷胺素和氰鈷胺素^[4]。維生素B₁₂的化學結構如圖1所示。

微生物生物合成的VB₁₂為腺苷鈷胺素、甲基鈷胺素和羥鈷胺素，但是由于它們的性狀不太穩定，因此在工業提純過程中需要加入氰化鈉，使天然形式的VB₁₂轉化為性質更為穩定的氰鈷胺素^[5，6]。

1974年Eschenmoser完成了VB12的全化學合成^[7]，由于VB₁₂的化學結構式極其復雜，化學合成需要70多步反應且成本十分昂貴，因此開始尋找能夠合成VB₁₂的微生物，利用深層液體發酵技術直接生產。

現在國內和國外商品化的維生素B₁₂幾乎都是通過微生物發酵來生產的。能夠合成維生素B₁₂的微生物根據其耗氧情況分為兩類：(1)厭氧菌或間性厭氧菌如：費氏丙酸桿菌(Propionibacterium?freudenreichii)、謝氏丙酸桿菌(Propionibacterium?shermanii)和鼠傷寒沙門氏菌(Salmonella?typhimurium)等，這些菌在合成VB₁₂時不需要氧。(2)好氧菌：比如脫氮假單胞桿菌(Pseudomonas?denitrificans)，鈷胺素根瘤菌(Rhizobium?cobalaminogenum?FERM?BP-4429)等，這些菌在VB₁₂的生物合成過程中需要氧的參與。

以脫氮假單胞桿菌(Pseudomonas?denitrificans)為生產菌株的好氧發酵工藝是目前工業化生產VB₁₂的主要工藝，培養基采用甜菜糖蜜或麥芽糖為主要碳源，玉米漿或酵母膏為氮源，補加無機鹽、鈷離子以及5，6-二甲基苯并咪唑(DMBI)。

在脫氮假單胞菌的育種方面，隨著P.denitrificans?VB₁₂的合成途徑及相應基因被詳細闡明，利用基因工程技術有目的地改造VB₁₂生產菌株成為研究的熱點^[8，9，10]。

在脫氮假單胞菌的發酵生產工藝方面，Marwaha等報道了甜菜堿對發酵的促進作用，闡明了外源前體和產物促進劑對菌體生長和VB₁₂合成的影響^[11]。李昆太等對Zn²⁺、Co²⁺和DMBI在VB₁₂發酵中的作用進行了研究，并通過補料工藝的改進提高了發酵生產單位^[12-14]。由于該菌好氧工藝條件下的發酵單位是P.freudenreichii厭氧工藝的三倍，所以被國內外眾多廠家所應用。