[发明专利]一种采用微生物发酵法制备维生素K2的方法

说明书

本发明属于维生素K2制备领域，具体涉及一种采用微生物发酵法制备维生素K2的方法，该方法包括分阶段将OUR、发酵液中ORP及乳酸浓度中的至少一者控制在预定范围内；和/或，在发酵培养5～20h后，往发酵液中加入辅料，所述辅料选自烟酰胺、维生素B12和甲硫氨酸中的至少一种。采用本发明提供的方法制备维生素K2，能够很好地满足维生素K2发酵在生长及合成等各阶段对培养条件的不同需求，促进菌体生长及产物合成，能够非常有效地提高维生素K2的发酵水平，所得发酵产物中维生素K2含量较高。

技术领域

本发明属于维生素K2制备领域，涉及一种采用微生物发酵法制备维生素K2的方法。

背景技术

维生素K2是一种必不可少的脂溶性维生素，也称为甲萘醌，它可以通过促进肝脏合成凝血酶原，调节多种凝血因子的合成，也是骨钙素羧化的必要辅因子，在骨骼发育中起到重要作用，并有助于将钙离子转移到骨骼中，在凝血和预防骨质疏松症中能够起到关键的作用。另外，作为呼吸代谢中的电子传递载体，维生素K2也参与了生物体内许多重要的代谢反应。近年来的研究发现，维生素K2在临床应用上还有许多不同的功能，例如可用来预防治疗心脑血管疾病、帕金森症及II型糖尿病，促进肝脏功能的恢复等，具有广阔的应用前景。

维生素K2具有多个异构体，根据其分子结构上C3位异戊二烯单位的个数，以MK-n表示，其中以MK-7生物活性最高，半衰期最长。目前研究和开发维生素K2的方法主要包括天然提取法、化学合成法和微生物发酵法。其中，天然提取法产量低；化学合成法步骤复杂并且也存在收率低的问题，这也导致了维生素K2生产成本居高不下。另外，化学合成法易产生低活性的不同顺式异构体及大量的副产物，并造成环境污染，较难形成大规模的生产。而微生物发酵法具有污染小、成本低、产品活性高、生产规模易于放大等特点，逐渐成为研究的热点领域。通过筛选、诱变和改造等方式，国内外的研究机构已构建出许多生产维生素K2的潜力菌种，其中包括纳豆枯草芽孢杆菌、黄杆菌、枯草芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、乳酸菌等，但发酵水平仍普遍偏低。例如，CN104328064B中诱变筛选出一株高效利用大豆蛋白的维生素K2生产菌，维生素K2产量为60.54mg/L；CN108410775B公开了一株产维生素K2的纳豆芽孢杆菌，维生素产量约为70mg/L；CN107475312A公开了一种改善细胞膜通透性提高维生素K2的方法，经该法改良后黄杆菌产维生素K2的水平为48.8mg/L；汤贵详等人对一株解淀粉芽孢杆菌的发酵条件进行优化后维生素K2产量约为70mg/L(汤贵祥，陈朋友等；维生素K2高产菌株的筛选与发酵条件优化[J].，食品工业科技，2019，24(40):68-73.)。较低的发酵水平限制了维生素K2工业化生产的进程。

发明内容

本发明的目的是为了克服采用现有的微生物发酵法制备维生素K2存在发酵水平普遍偏低、所得发酵产物中维生素K2含量较低的缺陷，而提供一种能够有效提高发酵水平、所得发酵产物中维生素K2含量较高的方法。

本发明的发明人经过深入研究之后发现，发酵过程中氧消耗速率(Oxygen UptakeRate，以下采用缩写OUR)、发酵液中氧化还原电位(Oxidation Reduction Potential，以下采用缩写ORP)及乳酸浓度能够很好地反馈发酵过程，通过分阶段控制OUR、发酵液中ORP和乳酸浓度的范围，能够为菌体发酵过程的各个阶段提供最适宜的发酵培养条件，满足维生素K2发酵在生长及合成等各阶段对培养条件的不同需求，促进菌体生长及维生素K2合成，缩短发酵周期并降低设备能耗。此外，本发明的发明人经过深入研究之后还发现，在发酵培养5～20h后，补加烟酰胺、维生素B12和甲硫氨酸中的至少一种能够有效促进维生素K2的合成。基于此，完成了本发明。

具体地，本发明提供了一种采用微生物发酵法制备维生素K2的方法，其中，该方法包括在发酵培养阶段，分阶段将OUR、发酵液中ORP及乳酸浓度中的至少一者控制在预定范围内；和/或，在发酵培养5～20h后，往发酵液中加入辅料，所述辅料选自烟酰胺、维生素B12和甲硫氨酸中的至少一种；