维生素B12生产工艺进展.ppt

维生素B12生产工艺的进展
姓名:沈洁莹
学号:200821180140
目录
维生素B12简介
维生素B12的产生方式
维生素B12菌种选育(原因&方法)
提高产率的其他方法
传统工艺
发酵工艺的改进
二步发酵工艺
膜反应器
单一膜反应器
与二步发酵工艺相结合的膜反应器
一体式膜反应器
膜反应器与其他技术的联用
结论
维生素B12简介
维生素B12(VB12),又称钴胺素(cyanocoba—lamin),是一种含有钴的咕啉类有机化合物,分子式C63H88CoN14O14P。是人体组织代谢过程中所必需的维生素,是人和其它哺乳动物维持生长和促进红细胞生长的重要因子,在临床上用于治疗恶性贫血和恢复造血功能等。
维生素B12的产生方式
由各种细菌和放线菌中产生
早期从抗生素,如链霉素、新霉素、氯霉素和庆大霉素等发酵废液中提取VB12。
从天然肥料或土壤中分离出能产生VB12的菌株。
1992年Ko—jima等首次报道,从568份土壤样品中分离出500种能够消解异丙醇并产生VB12的微生物。
诺卡氏菌、棒状菌、芽孢杆菌、乙酸杆菌和丁酸杆菌属的细菌也能产生VB12
1991年Inoue等从海底沉积物中分离出一种新的厌氧型乙酸杆菌属菌株69,可以产生胞内VB12。
维生素B12菌种选育 ——原因
1991年,从海底沉积物中分离出一种新的厌氧型乙酸杆菌属菌株69从而产生胞内VB12的实验中,乙酸杆菌产生VB12的同时也产生副产物类钴啉酶,它会抑制VB12的生成。
根据卤代烷烃会与含钴化合物发生甲基化转移反应使钴原子发生烷基取代的性质,在培养液中加入卤代烷烃便可以抑制类钴啉酶的生成,从而可以提高VB12的产量。因此,选育出对卤代烷烃具有抗性的菌株极为关键。
维生素B12菌种选育 ——方法
在四氯甲烷(TCM)介质中,以甲磺酸乙酯作为诱变剂对菌株69进行诱变。结果表明,由此得到的突变菌株产生的VB12( mg/L)是原来没有加卤代烷烃产生的VB12( mg/L)。
具有工业生产价值的VB12产生菌,如谢氏丙酸杆菌和菲氏丙酸杆菌产生VB12可达23~25 mg/L(厌气,30℃培养80~132 h)。进一步从各种产生菌中选择生长快、产量高的谢氏丙酸杆菌和脱氮假单孢杆菌,产生的VB12可达59 mg/L,可作为工业生产用菌株。
提高产率的其他方法
为了提高VB12的产率,在生物合成VB12过程中除了加入前体,如谷氨酸、苏氨酸、氨基乙酰丙酸和氨基丙醇外,还需要补充加入钴盐和5,6-二甲基苯并咪唑。甜菜碱(主要存在于糖、甜菜和糖蜜中)和胆碱对细菌产生VB12也具有刺激效果,主要是促进细胞表面对代谢产物的分泌。
传统工艺
一步厌氧发酵
丙酸杆菌
发酵
VB12
胞外产物
丙酸、乙酸
抑制细胞增长
实际生产中发现这一工艺的VB12,产率并不理想,主要是因为在厌氧过程中,副产物丙酸会抑制细胞的生长。显然,只有及时消除发酵体系中不断增多的丙酸,才能推动生物合成应的有效进行。然而,只有发酵体系处在有氧条件下,丙酸才会被分解掉。所以,目前的工业生产在传统的厌氧发酵上进一步改进,采用二步发酵工艺。
厌氧
有氧
分解
发酵工艺的改进
二步发酵工艺
膜反应器
单一膜反应器
与二步发酵工艺相结合的膜反应器
一体式膜反应器
膜反应器与其他技术的联用
二步发酵工艺
第一步:先厌氧发酵,提高细胞生长速率
第二步:好氧发酵,以分解丙酸
实验证实好氧阶段溶解氧的最佳浓度为1 ppm,最佳通氧时间为6 h。在生物合成过程中厌氧和好氧条件适时交替实施,可以充分利用两者各自的优点,得到的VB12浓度是纯厌氧发酵条件下所得VB12浓度的2倍以上。
二步发酵工艺不仅提高了VB12的产量,还给出发酵生产工艺的新思路,对于其他发酵体系也有一定的启发和指导意义。