CN102242170A

CN102242170A - 纳他霉素的生产工艺

Info

Publication number: CN102242170A
Application number: CN2011101019247A
Authority: CN
Inventors: 许卫东
Original assignee: NANTONG ALCHEMY BIOTECH DEVELOPMENT CO LTD
Current assignee: NANTONG ALCHEMY BIOTECH DEVELOPMENT CO LTD
Priority date: 2011-04-22
Filing date: 2011-04-22
Publication date: 2011-11-16

Abstract

本发明公开了一种纳他霉素的生产工艺，包括以下步骤：将水和培养基装入罐体内；将罐体放入大灭菌锅内灭菌；将预摇好的菌种加入罐体发酵；将发酵后的发酵液进行分离，得到滤液和滤饼；滤饼送入浸提罐中，并向浸提罐中加入水，进行第一次浸提；充分搅拌后，从浸提罐中放料，将料进行第一次离心分离，分离后得到一次滤液和滤渣；滤渣再次送入浸提罐中，并向浸提罐中加入水，进行第二次浸提；充分搅拌后，从浸提罐中放料，将料进行第二次离心分离，分离后得到二次滤液和滤渣；将一次滤液和二次滤液一起送入结晶釜；冷却结晶好后，从结晶釜中放料，将料进行第三次离心分离，分离后得到滤饼和母液。本发明具有产量高、安全、绿色的优点。

Description

纳他霉素的生产工艺

技术领域

本发明涉及一种新型防腐剂的生产工艺，特别是一种纳他霉素的生产工艺，纳他霉素应用于养殖业和医药等行业。

背景技术

目前，世界各国都在致力于广谱、安全、高效食品防腐剂的研发。近年来，随着人们生活和消费水平的提高，人工合成化学防腐剂的弊端日益受到食品届、广大社会的重视；食品加工的需求也越来越向“绿色”和“天然”的方向转变，因此，天然、安全的功能性食品防腐剂的研究开发，就成为当前食品防腐保鲜领域的必要。

随着生物技术的不断发展，利用动植物或微生物的代谢产物等为原料，经提取、酶法转化或者发酵等技术生产天然生物型食品防腐剂逐渐受到人们的重视，也是今后食品防腐剂市场的主要方向。新型生物防腐剂，是指从生物体通过生物培养、提取和分离技术获得的具有抑制和杀灭微生物的生物活性物质。其中，微生物型防腐剂是近年来开发的一个热点，目前，已经被纳入食品添加剂领域的天然微生物防腐剂主要有纳他霉素和乳酸链球菌素两种,其中乳酸链球菌素主要针对革兰氏阳性菌有比较显著的效果,对霉菌和酵母等真菌效果不明显,而纳他霉素主要针对霉菌和酵母菌有非常明显的抑制作用,其应用前景十分广泛。

纳他霉素是一种多烯大环内脂类抗真菌剂，它是由5个多聚乙酰合成酶基因编码的多酶体系合成。由于它能够专性地抑制酵母菌和霉菌，并具有良好的理化稳定性，因而被广泛应用于食品防腐和真菌引起的疾病的治疗。纳他霉素作为一种天然的抑菌剂，其作用机理是通过选择性的结合细胞膜中的麦角甾醇，形成膜-多烯化合物，导致细胞膜渗透性改变而杀菌。

纳他霉素主要由纳塔尔链霉素（Streptomyces natalensis）和恰他努加链霉素（Streptomyces chattanoogensi）等发酵提取、精制而成。国际上，主要是美国对纳他霉素产生菌的菌种选育和发酵工艺进行了深入的研究,通过基因工程技术改良菌株和优化发酵与分离工艺, 提高了单位发酵液的抗生素产率和分离提取的收率。国外报道发酵生产纳他霉素产量达到6g/L。国内天津科技大学等进行了相关研究，杨东靖等根据分子育种中链霉菌产抗生素能力与链霉素抗性基因之间的对应关系，利用链霉素抗性突变作为筛选标记，快速高效地得到了高产菌株SG56，并对其发酵工艺进行了研究。研究发现SG56纳他霉素的产量比原始菌种提高了146％。在经过发酵条件优化以后，SG56的纳他霉素最终产量达到2.81g/L，是出发菌株产量的170%。

纳他霉素是国际通用、国内急需的天然、绿色食品添加剂，高效抑菌剂，我国轻工总会和中国食品添加剂协会都将其列为急需发展的品种。但是，由于产生纳他霉素的放线菌的筛选工作过于艰巨，国内只有天津科技大学进行了相关研究，这与我国作为食品工业大国和农业大国极不相称。

另外，纳他霉素是典型的微生物次级代谢产物，在其生物合成过程中，次级代谢产物及葡萄糖氧化时产生的ATP对纳他霉素的形成都有反馈抑制作用；还有研究认为前体物质在发酵液中的浓度过高会使生产菌中毒，浓度不足也严重影响纳他霉素的生物合成。这些难题制约了我国对纳他霉素项目的研究。

随着纳他霉素生物合成基因簇理解的不断深入，将积极推动采用基因工程技术提高纳他霉素生物合成能力或改造其化学结构的工作，获得了新型纳他霉素衍生物。

因此,如何筛选新型的纳他霉素高产菌株,如何选择合适的培养基生产提取纳他霉素的研究是当前国内外生物防腐剂研究的一个热点。

发明内容

本发明的目的是为了克服以上的不足，提供一种产量高、安全、绿色的新型防腐剂使纳他霉素产量达到6g/L以上的纳他霉素的生产工艺。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种纳他霉素的生产工艺，包括以下步骤：

A、将水和培养基装入罐体内，并将罐体封好，加入的水的量为罐体容积的50-80%，培养基的量是水的量的20-50%；

B、将封好的罐体放入大灭菌锅内灭菌，灭菌时的温度为110-121℃，需要20-60分钟；

C、待罐体冷却后，连接罐体上的通气管进行通气，同时打开罐体电源，并预先设置温度和搅拌速度，温度为35-45℃，搅拌速度为5-15转/分钟，将预摇好的菌种加入罐体发酵，在45℃的条件下发酵1-5天；

D、将发酵后的发酵液送入分离装置中进行分离，得到滤液和滤饼，滤液送去三废处理；

E、滤饼送入浸提罐中，并向浸提罐中加入水，进行第一次浸提，加入的水的重量是滤饼重量的2-5倍，开启浸提罐进行搅拌，在常温下需搅拌1-5小时；

F、充分搅拌后，从浸提罐中放料，将料进行第一次离心分离，分离后得到一次滤液和滤渣；

G、滤渣再次送入浸提罐中，并向浸提罐中加入水，进行第二次浸提，加入的水的重量是滤渣重量的3-5倍，开启浸提罐进行搅拌，在常温下需搅拌5小时；

H、充分搅拌后，从浸提罐中放料，将料进行第二次离心分离，分离后得到二次滤液和滤渣，滤渣送去三废处理；

I、将所述的一次滤液和二次滤液一起送入结晶釜，在10-20℃条件下冷却结晶3-4小时；

J、冷却结晶好后，从结晶釜中放料，将料进行第三次离心分离，分离后得到滤饼和母液，滤饼即为纳他霉素。

本发明的进一步改进在于：步骤A中的培养基包括葡萄糖、大豆蛋白胨、玉米淀粉、酵母粉。

本发明的进一步改进在于：步骤C中的菌种为纳塔尔链霉菌和恰他努加链霉菌。

本发明的进一步改进在于：步骤J中的母液回收后，可在下一次纳他霉素的生产工艺中的使用。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

本发明筛选出高产菌株，使纳他霉素的产量达到6g/L以上；本发明建立了定向筛选正向突变菌株的方法，避免了大量重复的不确定的普通菌种筛选工作，筛选出遗传性质稳定的纳他霉素高产菌；高产量的纳他霉素将打破进口产品的垄断，为我国食品工业、农产品加工业提供高效、安全、绿色的新型防腐剂，推动我国食品工业上水平，提高参与国际竞争的能力。

具体实施方式：

为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例对本发明作进一步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。

本发明纳他霉素的生产工艺的一种具体实施方式，包括以下步骤：

首先将水和培养基装入罐体内，并将罐体封好，加入的水的量为罐体容积的50-80%，培养基包括葡萄糖、大豆蛋白胨、玉米淀粉、酵母粉，培养基的量是水的量的20-50%；将封好的罐体放入大灭菌锅内灭菌，灭菌时的温度为110-121℃，需要20-60分钟；待罐体冷却后，连接罐体上的通气管进行通气，同时打开罐体电源，并预先设置温度和搅拌速度，温度为35-45℃，搅拌速度为5-15转/分钟，将预摇好的菌种加入罐体发酵，菌种为纳塔尔链霉菌和恰他努加链霉菌，在45℃的条件下发酵1-5天，采用琼脂块法进行纯化初筛，多项电脉冲和微波结合化学高效诱变剂的方法诱变育种，抗生素抗性平板复筛纳他霉素的高产菌株；通过研究纳他霉素产生菌的复杂的生活周期(包括分化及孢子形成等) 和次级代谢网络，深入了解链霉菌产抗生素能力与链霉素抗性基因之间的对应关系，揭示纳他霉素生物合成基因簇的特性，采用基因工程、代谢调控等现代生物技术手段获得遗传性能稳定、高产的纳他霉素菌株；将发酵后的发酵液送入分离装置中进行分离，得到滤液和滤饼，滤液送去三废处理；滤饼送入浸提罐中，并向浸提罐中加入水，进行第一次浸提，加入的水的重量是滤饼重量的2-5倍，开启浸提罐进行搅拌，在常温下需搅拌5小时；充分搅拌后，从浸提罐中放料，将料进行第一次离心分离，分离后得到一次滤液和滤渣；滤渣再次送入浸提罐中，并向浸提罐中加入水，进行第二次浸提，加入的水的重量是滤渣重量的3-5倍，开启浸提罐进行搅拌，在常温下需搅拌1-5小时；充分搅拌后，从浸提罐中放料，将料进行第二次离心分离，分离后得到二次滤液和滤渣，滤渣送去三废处理；将一次滤液和二次滤液一起送入结晶釜，在10-20℃条件下冷却结晶3-4小时；冷却结晶好后，从结晶釜中放料，将料进行第三次离心分离，分离后得到滤饼和母液，滤饼即为纳他霉素，母液回收后，可在下一次纳他霉素的生产工艺中的使用。多次浸提、离心分离，使得纳他霉素的产量达到6g/L以上，并且将母液回收利用，节省资源。

纳他霉素（Natamycin）也称游链霉素（Pimaricin），是一种广谱抗真菌的天然生物防霉剂，对酵母菌和霉菌有高度抑制作用，其能力比现有的任何防腐剂都强，同时还能阻止真菌毒素的形成。与其它抗菌成分相比，纳他霉素对哺乳动物细胞的毒性极低，1982年美国FDA正式批准纳他霉素作为食品防腐剂, 几十年来，由于纳他霉素优良的抗菌性及安全性, 己经被欧美国家广泛应用于食品工业和医药上, 而饲料上和农药上的应用也在不断的推广之中。纳他霉素是通过生物发酵技术来实现，开发的是绿色的食品添加剂，对加强食品安全，提高人们的生活质量有着十分重要的意义。该产品应用在肉制品、乳制品等产业的加工，又利于提升这些产业的加工水平，有利于提高这些产业在国内外市场的竞争力。

本发明开发的产品为绿色的食品添加剂，对人类和环境友好。在生产过程中，产生的一定量的废渣直接用于饲料原料；产生的废水，通过活性污泥法进行生物处理，完全可以达到国家规定的排放标准；无其他有害的气体产生。

Claims

1.一种纳他霉素的生产工艺，其特征在于：包括以下步骤：

E、滤饼送入浸提罐中，并向浸提罐中加入水，进行第一次浸提，加入的水的重量是滤饼重量的2-5倍，开启浸提罐进行搅拌，在常温下需搅拌2-5小时；

2.根据权利要求1所述一种纳他霉素的生产工艺，其特征在于：步骤A中的所述培养基包括葡萄糖、大豆蛋白胨、玉米淀粉、酵母粉。

3.根据权利要求1所述一种纳他霉素的生产工艺，其特征在于：步骤C中的所述菌种为纳塔尔链霉菌和恰他努加链霉菌。

4.根据权利要求1所述一种纳他霉素的生产工艺，其特征在于：步骤J中的所述母液回收后，可在下一次纳他霉素的生产工艺中的使用。