一种维生素k2的发酵方法与流程

本发明涉及微生物发酵，具体为一种维生素k2的发酵方法。

背景技术：

1、维生素k2在人体中通过激活一些关键蛋白质，如骨形成蛋白和凝血因子，发挥其生物活性，维生素k2主要来源于微生物也称甲萘醌，因其在食品中量极少，素有“铂金维生素”之称，它对于骨骼健康、心血管系统和神经系统的正常功能至关重要，随着对健康意识的提高，维生素k2的需求逐渐增加，

2、目前，维生素k2的制备方法主要包括化学合成法和微生物发酵法，利用微生物发酵生产维生素k2主要包括利用纳豆芽孢杆菌、黄杆菌、乳酸菌等，但整个工艺过程较繁琐，这些方法存在废物排放多、能源消耗大、产品纯度低和生产效率较低等问题。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种维生素k2的发酵方法，解决了整个工艺过程较繁琐，这些方法存在废物排放多、能源消耗大、产品纯度低和生产效率较低的问题。

2、为实现用于上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种维生素k2的发酵方法，包括以下步骤；

3、步骤一，选择合适的菌株，所述菌株为枯草芽孢杆菌；

4、步骤二，制作发酵培养基，其中碳源选择葡萄糖20至25g/l，氮源选择蛋白胨10至12g/l，并且适量加入微量元素和维生素，用于促进纳豆菌的生长和维生素k2的产生；

5、步骤三，进行发酵，其中温度维持在35摄氏度至40摄氏度之间，ph值保持在6.8至7.2之间，湿度控制在65％至75％之间，氧气供应通过气体流速控制在0.2vvm至0.4vvm之间，并且通过实时监测技术确保最佳的生长和产酶环境；

6、步骤四，发酵过程中加入适量的辅助营养成分，例如辅酶q10、维生素d，用于促进菌株的生长和维生素k2的合成；

7、步骤五，选择二甲苯作为溶剂进行提取，浸泡时间控制在18至30小时，提取时间控制在3至5小时；

8、步骤六，使用柱层析技术，以直径为10mm、长度为300mm的c18反相柱进行高效分离，溶剂梯度从20％乙腈逐渐增加到80％乙腈，流速为1.0ml/min，以去除杂质并提高纯化效果；

9、步骤七，使用0.1％至0.3％的天然黄酮类化合物、0.1％至0.2％的维生素e作为抗氧化剂，0.05％至0.1％的苯甲酸作为防腐剂，用于增强提取液的稳定性；

10、步骤八，使用高分辨率分析技术对维生素k2进行全面的质量检测。

11、优选的，步骤一中，所述枯草芽孢杆菌是一种耐热性较强的细菌，具有良好的发酵能力，对不同环境条件有适应性，为维生素k2的产生提供了一定的稳定性。

12、优选的，步骤二中，所述微量元素为钙0.3至0.5克、锌0.01至0.02克、镁0.1至0.2克，所述维生素为维生素d，用于提高菌株对培养基中营养成分的利用效率，增强维生素k2的生产能力。

13、优选的，步骤三中，在进行发酵时使用反应工程原理，通过数学建模和优化算法，精确控制发酵过程中各个参数，最大限度地提高维生素k2的产量。

14、优选的，步骤三中，在发酵过程中使用可再生能源，如太阳能、风能，减少对传统能源的依赖，降低环境影响。

15、优选的，步骤八中，所述高分辨率分析技术包括高效液相色谱法或质谱法分析技术，所述高效液相色谱法或质谱法分析技术会对维生素k2进行全面的质量检测，确保其符合国家和国际相关法规和标准。

16、优选的，步骤二中，使用生物降解材料制备发酵培养基和生产设备，降低整个生产过程对塑料和其他不可降解材料的依赖。

17、优选的，步骤三中，使用水循环系统，最大程度地减少用水量，通过水的回收和净化再次利用，降低对水资源的消耗。

18、优选的，采用pet/al/pe复合膜作为包装材料，用于延长产品的稳定性，所述pet/al/pe复合膜包装材料均为可降解的生物材料，用于提高产品的环保性。

19、本发明提供了一种维生素k2的发酵方法。具备以下有益效果：

20、1、本发明通过枯草芽孢杆菌结合使用含葡萄糖、蛋白胨及微量元素和维生素的培养基，促进纳豆菌生长和维生素k2的产生，增强维生素k2的生产能力，进而就可以提高维生素k2的产量和生产效率。

21、2、本发明通过使用反应工程原理，数学建模和优化算法精确控制各参数，最大限度提高维生素k2的产量，再添加辅酶q10和维生素d促进菌株生长和维生素k2合成，进而就可以提高产量和质量。

22、3、本发明通过采用二甲苯作为溶剂，控制浸泡和提取时间，利用离心技术和超滤膜进行分离和浓缩，减少能源消耗，提高提取效率，并且使用天然黄酮类化合物作为抗氧化剂，增强提取液稳定性，保持产品质量。

23、4、本发明通过采用循环利用模式，回收和再利用废弃物，降低环境负担，并且选择生物降解材料制备培养基和设备，采用水循环系统，减少对塑料和水资源的消耗，提高环保性。

技术特征：

1.一种维生素k2的发酵方法，其特征在于，包括以下步骤；

2.根据权利要求1所述的一种维生素k2的发酵方法，其特征在于，步骤一中，所述枯草芽孢杆菌是一种耐热性较强的细菌，具有良好的发酵能力，对不同环境条件有适应性，为维生素k2的产生提供了一定的稳定性。

3.根据权利要求1所述的一种维生素k2的发酵方法，其特征在于，步骤二中，所述微量元素为钙0.3至0.5克、锌0.01至0.02克、镁0.1至0.2克，所述维生素为维生素d，用于提高菌株对培养基中营养成分的利用效率，增强维生素k2的生产能力。

4.根据权利要求1所述的一种维生素k2的发酵方法，其特征在于，步骤三中，在进行发酵时使用反应工程原理，通过数学建模和优化算法，精确控制发酵过程中各个参数，最大限度地提高维生素k2的产量。

5.根据权利要求1所述的一种维生素k2的发酵方法，其特征在于，步骤三中，在发酵过程中使用可再生能源，如太阳能、风能，减少对传统能源的依赖，降低环境影响。

6.根据权利要求1所述的一种维生素k2的发酵方法，其特征在于，步骤八中，所述高分辨率分析技术包括高效液相色谱法和质谱法分析技术，所述高效液相色谱法和质谱法分析技术会对维生素k2进行全面的质量检测。

7.根据权利要求1所述的一种维生素k2的发酵方法，其特征在于，步骤二中，使用生物降解材料制备发酵培养基和生产设备，降低整个生产过程对塑料和其他不可降解材料的依赖。

8.根据权利要求1所述的一种维生素k2的发酵方法，其特征在于，步骤三中，使用水循环系统，最大程度地减少用水量，通过水的回收和净化再次利用，降低对水资源的消耗。

9.根据权利要求1所述的一种维生素k2的发酵方法，其特征在于，采用pet/al/pe复合膜作为包装材料，用于延长产品的稳定性，所述pet/al/pe复合膜包装材料均为可降解的生物材料，用于提高产品的环保性。

技术总结
本申请涉及微生物发酵技术领域，提供了一种维生素k2的发酵方法，包括以下步骤，步骤一，选择合适的菌株，所述菌株为枯草芽孢杆菌，步骤二，制作发酵培养基，其中碳源选择葡萄糖20至25g/L，氮源选择蛋白胨10至12g/L，并且适量加入微量元素和维生素，用于促进枯草芽孢杆菌的生长和维生素K2的产生，步骤三，进行发酵，其中温度维持在35摄氏度至40摄氏度之间，pH值保持在6.8至7.2之间，湿度控制在65％至75％之间，氧气供应通过气体流速控制在0.2vvm至0.4vvm之间。通过枯草芽孢杆菌结合使用含葡萄糖、蛋白胨及微量元素和维生素的培养基，促进纳豆菌生长和维生素K2的产生，增强维生素K2的生产能力，进而就可以提高维生素K2的产量和生产效率。

技术研发人员：贾伟,吴建楠,李聪发,车文谦,胡晓平
受保护的技术使用者：江西诚志生物工程有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/24