CN103484514B - 弗氏链霉菌发酵生产泰乐菌素的培养基及发酵方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种弗氏链霉菌发酵生产泰乐菌素的培养基和发酵方法,其摇瓶种子培养基、一级种子培养基、二级种子培养基和发酵培养基中均含有啤酒酵母干渣和蚯蚓粉。本发明通过优化其培养基配方,从而解决了原辅料的成本问题,并且最大限度的降低原辅料来源不受环境影响,保证其供应充足,实现泰乐菌素稳定、高效的生产。同时利用该培养基可提高发酵单位、缩短发酵周期、减少一级种子接种量、提高泰乐菌素A组分。
Description
技术领域
本发明属于发酵技术领域,特别是涉及一种弗氏链霉菌发酵生产泰乐菌素的培养基及发酵方法。
背景技术
泰乐菌素是由放线菌属弗氏链霉菌经发酵提取而得到的一种大环内酯类抗生素,主要作为动物专用抗生素。
目前,国内生产泰乐菌素的方法主要是三级发酵模式,采用弗氏链霉菌作为菌种,传统培养基中氮源主要有2种模式:一种是以鱼粉、玉米浆、花生饼粉和酵母粉组成的动物性氮源,一种是以花生饼粉、棉籽饼粉、玉米浆和酵母粉组成的植物性氮源。上述培养基存在的主要问题是:
1泰乐菌素种子、发酵培养基中有机氮源的组成成分有4种,增加了企业的采购成本。
2一级种子接种量较多。常规的一级种子培养的接种量为5~10L/m3,增加了菌种研究人员的工作强度。
3泰乐菌素的种子培养和发酵周期较长,两次种子培养的周期超过了60h,发酵周期超过了160h。
4动物性氮源鱼粉的质量影响发酵液质量和发酵效果。目前,国内生产的鱼粉都是混合鱼粉,鱼粉中含有动物骨粉、羽毛粉等,影响了发酵液的质量和发酵效果。另外,购买纯鱼粉的价格较高,而且容易受到休渔期的影响,增加采购成本和生产成本。
5泰乐菌素发酵单位低,关键组分泰乐菌素A含量低。
6泰乐菌素的生产成本较高,其中氮源的成本占到发酵成本的20%左右。
发明内容
本发明目的就在于克服上述现有技术的缺陷,提供一种有效提高发酵单位,缩短发酵周期,同时最大限度的降低原辅料用量,降低生产成本,且原辅料来源不受环境影响,保证其供应充足,实现泰乐菌素稳定、高效地生产的弗氏链霉菌发酵生产泰乐菌素的培养基。
本发明的另一目的是提供利用上述培养基生产泰乐菌素的发酵方法。
为实现上述目的所采取的技术方案为:
一种弗氏链霉菌发酵生产泰乐菌素的培养基,包括摇瓶种子培养基、一级种子培养基、二级种子培养基和发酵培养基,其特征在于上述摇瓶种子培养基、一级种子培养基、二级种子培养基和发酵培养基中均含有啤酒酵母菌渣和蚯蚓粉。
上述摇瓶种子培养基组成为:豆油或玉米油3~6ml/L、啤酒酵母菌渣5~10g/L、蚯蚓粉4~8g/L、玉米浆干粉2~5g/L、硫酸镁2~3g/L、硫酸铁1~3g/L、轻质碳酸钙2~4g/L、硫酸铵2~4g/L。
上述一级种子培养基的组成为:豆油或玉米油20~30ml/L、啤酒酵母干渣25~35g/L、蚯蚓粉15~20g/L、玉米浆3~6g/L、磷酸二氢钾0.3~0.4g/L、轻质碳酸钙2~4g/L、硫酸铵3~6g/L。
上述二级种子培养基的组成为:豆油或玉米油25~35ml/L、啤酒酵母干渣30~40g/L、蚯蚓粉20~25g/L、玉米浆5~10g/L、磷酸二氢钾0.5~0.8g/L、轻质碳酸钙3~5g/L、硫酸铵3~5g/L。
上述发酵培养基的组成为:豆油或玉米油30~40ml/L、啤酒酵母干渣35~45g/L、蚯蚓粉30~35g/L、玉米浆10~15g/L、磷酸二氢钾0.8~1.2g/L、轻质碳酸钙6~8g/L、硫酸铵5~8g/L、氯化钠4~6g/L、硫酸镁4~6g/L、硫酸铁3~5g/L、复合型甜菜碱20~30g/L。
所述啤酒酵母干渣质量要求为:
蛋白质含量≥45%;磷含量≥60ug/ml;水分≤5%;灰分≤5%;碳水化合物≥12%;干渣颗粒通过60目筛的数量≥80%。
所述蚯蚓粉质量要求为:蛋白质含量≥60%;水分≤10%;粒度能通过80目筛。
一种弗氏链霉菌利用上述培养基发酵生产泰乐菌素的发酵方法,其工艺步骤包括:首先将已制备好的斜面孢子接入摇瓶培养基中进行摇瓶培养,至菌体浓度10~15%、pH值6~8时按照1~2L/m3接种量接入一级种子培养基中进行一级种子培养,至菌体浓度15~25%、pH值6~8时转移入二级种子培养基中进行二级种子培养,至菌体浓度30~40%、pH值6~8时转移至发酵培养基中进行发酵培养,待发酵单位在15000u/ml以上且每6~8h检测时前、后检测的发酵单位相差在300u/ml以内、菌体浓度30~40%、pH值6~7、周期25~30h时终止发酵。
所述摇瓶培养的条件为:将种子瓶置于200~240r/min摇瓶机上振荡培养40~48h,培养温度28~30℃,相对湿度35~45%。
所述一级种子培养条件为:
1)罐压:控制在0.04~0.06MPa,
2)罐温:发酵前5h,罐温控制在30~31℃;6h至一级种子培养结束,罐温控制在29~30℃,
3)空气流量:0~5h,5~10m3/h;6h至一级种子培养结束:15~20m3/h,
4)pH控制在7~8,
5)搅拌转速:0~5h,采用气流搅拌;6h至一级种子培养结束:采用机械搅拌,转速控制在60r/min,
6)一级种子培养时间15~20h。
所述二级种子培养条件为:
1)罐压控制在0.04~0.06MPa,
2)罐温:发酵前5h,罐温控制在30~31℃;6h至二级种子培养结束,罐温控制在29~30℃,
3)空气流量:0~5h,20~25m3/h;6h至二级种子培养结束:30~40m3/h,
4)pH控制在7~8,
5)搅拌转速:0~5h,采用气流搅拌代替机械搅拌;6h至一级种子培养结束:启动机械搅拌,转速控制在80r/min,
6)二级种子培养时间:20~25h。
所述发酵培养条件为:
a脂肪控制:发酵培养基灭菌后脂肪控制在3~5%;
b发酵开始~组分转化前:培养温度30~31℃、搅拌转速100r/min;
c组分转化开始~发酵结束:温度36~38℃、转速150r/min;
d发酵周期:培养时间130~150h;
e压力控制:罐压0.05~0.06MPa;
f pH控制:发酵过程中pH6.0~7.5;
g无菌检查:发酵过程中进行菌检,要求无其它杂菌;
h空气流量:0h~组份开始转化前:150~200m3/h;组份转化开始~发酵结束:300~500m3/h。
在发酵过程中进行补料,包括补油、补水、补酸或碱和补氮源,其中
a补油控制:采用流加法补豆油或玉米油,
发酵前35h不用进行补油,
36h~100h:如果脂肪含量低于2.5%,补入油;如果脂肪含量超过3%,则停止补油,
101h至组份转化开始:如果脂肪含量低于0.8%,补入油;如果脂肪含量超过1.5%,则停止补油,
组分转化~发酵结束,每隔4~6h检测发酵液脂肪含量,当发酵液脂肪含量<0.3%,进行补油,肪含量超过0.5%停止补油;
b补水:
发酵前30h不用进行补水,
30h~80h:当发酵液菌体浓度<40%,控制菌体浓度40~50%,
81h至发酵结束:当发酵液菌体浓度<30%,采用流加法补水,控制菌体浓度30~40%;
c补酸或碱:
发酵前25h,pH不进行控制,
用酸或碱控制发酵26h至组份开始转化前的pH6~7.5,组份转化期间~发酵结束pH6~7,所述酸为质量浓度为20~30%的硫酸铵溶液,碱为质量浓度为20%的氢氧化钠溶液;
d补入氮源:在发酵周期分别在40h、60h、80h和100h时补入氮源,其补入量为发酵液体积的1~1.5%,所述氮源为20%的啤酒酵母菌渣和15%的蚯蚓粉的混合水溶液。
本发明的技术优势为:
1)发酵成本低。首先啤酒酵母干渣、蚯蚓粉由于产量较大,市场价格较低,便于采购,其次使用啤酒酵母干渣、蚯蚓粉代替了常规种子培养基、发酵培养基中的氮源,减少氮源的种类和用量,降低了20%以上的生产成本,减少因氮源质量影响种子液和发酵液质量的不利因素。
2)缩短泰乐菌素发酵生产周期。本发明的发酵工艺的生产周期控制在(包括种子培养周期和发酵周期)200h以内,同常规工艺相比,生产周期缩短了10%以上。
3)减少一级种子培养的接种量。使用一级种子培养基的新配方,其接种量为1L/m3,而常规工艺的接种量在5L以上,接种量减少了60%以上。
4)本发明泰乐菌素发酵液中的氨基酸含量较高。试验过程中,发现泰乐菌素发酵所需的前体物质主要是谷氨酸、苯丙氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、蛋氨酸和缬氨酸。根据相关文献报道,泰乐菌素发酵过程中,蛋白质和氨基酸对其产量和组分影响较大,本发明培养基中的蛋白质含量达到55%以上,氨基酸含量明显高于常规种子培养基配方,有利于改善弗氏链霉菌菌丝形态;提高种子培养和发酵液的质量。
不同原辅料的氨基氮含量对比表
5)采用该工艺发酵生产泰乐菌素,特别适用于单罐发酵规模在100m3以上,采用本发明泰乐菌素的发酵单位达到15000u/ml以上;泰乐菌素A组分90~95%。
具体实施方式
下面用实例予以说明本发明,应该理解的是,实例是用于说明本发明而不是对本发明的限制。本发明的范围与核心内容依据权利要求书加以确定。
下述实施例中啤酒酵母干渣质量要求为:
蛋白质含量≥45%;磷含量≥60ug/ml;水分≤5%;灰分≤5%;碳水化合物≥12%;干渣颗粒通过60目筛的数量≥80%。
蚯蚓粉质量要求为:蛋白质含量≥60%;水分≤10%;粒度能通过80目筛。
实施例1
配置摇瓶种子培养基1L,其中豆油3ml、啤酒酵母菌渣5g、蚯蚓粉4g、玉米浆干粉2g、硫酸镁2g、硫酸铁1g、轻质碳酸钙2g、硫酸铵2g。
首先将蚯蚓粉和啤酒酵母干渣倒入不锈钢锅中加入实际体积400ml的饮用水,煮沸15min冷却至环境温度,其次加入硫酸镁、硫酸铁和硫酸铵,最后把玉米浆干粉倒入烧杯中,加入饮用水溶解后倒入上述不锈钢锅中,用饮用水补足至1000ml。用20%NaOH调节pH至7.1。在上述培养基中加入轻质碳酸钙搅拌3min,用量筒量取培养基250ml分装于预先加有3ml豆油的750ml三角瓶中。在温度120~121℃,压力0.10~0.11MPa条件下对培养基进行灭菌,保压25min。在无菌条件下将斜面孢子接入制备好的培养基中,将种子瓶置于200r/min摇瓶机上振荡培养40h,培养温度28~30℃,相对湿度35~45%。摇瓶种子培养结束,其菌体浓度10.6%;pH值6.4;无其它杂菌污染。
配置一级种子培养基1m3,其中豆油20L、啤酒酵母干渣25kg、蚯蚓粉15kg、玉米浆3L、磷酸二氢钾0.3kg、轻质碳酸钙2kg、硫酸铵3kg。首先将一级种子培养基灭菌,冷却,并用无菌空气保压,然后在火焰保护下,将已经培养好的弗氏链霉菌母瓶发酵液1L接入一级种子罐进行培养。培养过程中,罐压控制在0.04~0.06MPa;发酵前5h,罐温控制在30~31℃,6h至一级种子培养结束,罐温控制在29~30℃。0~5h,空气流量控制在5m3/h,6h至一级种子培养结束,空气流量控制在15m3/h;一级种子培养过程中,pH控制在7~8;0~5h,采用气流搅拌代替机械搅拌,6h至一级种子培养结束:启动机械搅拌,转速控制在60r/min。一级种子培养时间是15h。一级种子培养结束,其菌体浓度15.8%;pH值7.6;无其它杂菌污染。
配置二级种子培养基10m3,其中豆油250L、啤酒酵母干渣300kg、蚯蚓粉200kg、玉米浆50L、磷酸二氢钾5kg、轻质碳酸钙30kg、硫酸铵30kg。先将二级种子培养基灭菌,冷却,并用无菌空气保压,然后将一级种子液全部移入二级种子罐进行培养。二级种子培养过程中,罐压控制在0.04~0.06MPa;发酵前5h,罐温控制在30~31℃,6h至二级种子培养结束,罐温控制在29~30℃;0~5h,空气流量控制在20m3/h,6h至二级种子培养结束,空气流量控制在30m3/h;二级种子培养过程中,pH控制在7~8;0~5h,采用气流搅拌代替机械搅拌,6h至二级种子培养结束:启动机械搅拌,转速控制在80r/min。二级种子培养时间为20h,菌体浓度31.2%;pH值7.6;无其它杂菌污染。
配置发酵培养基100m3,其中豆油3000L、啤酒酵母干渣3500kg、蚯蚓粉3000kg、玉米浆1000L、磷酸二氢钾80kg、轻质碳酸钙600kg、硫酸铵500kg、氯化钠400kg、硫酸镁400kg、硫酸铁300kg、复合型甜菜碱2000kg。先将发酵培养基灭菌,冷却,并用无菌空气保压,发酵培养基灭菌后脂肪控制在3.1%;然后将二级种子液全部移入发酵罐进行培养。发酵开始~组分转化前,培养温度控制在30~31℃,搅拌转速100r/min;组分转化开始~发酵结束,温度36~38℃、转速150r/min;发酵过程中,罐压0.05~0.06MPa,pH控制在6.0~7.5;0h~组份开始转化前,空气流量控制在150m3/h;组份转化开始~发酵结束,空气流量控制在300m3/h;发酵过程中进行菌检,无其它杂菌.发酵培养结束,周期为140h,泰乐菌素A组份为91.4%;菌体浓度31%;发酵单位15274u/ml;pH6.8。上述发酵过程中根据情况进行补料。
实施例2
配置摇瓶种子培养基1L,其中玉米油4ml、啤酒酵母菌渣6g、蚯蚓粉5g、玉米浆干粉3g、硫酸镁2.2g、硫酸铁1.3g、轻质碳酸钙2.3g、硫酸铵2.2g。
首先将蚯蚓粉和啤酒酵母干渣倒入不锈钢锅中加入实际体积400ml的饮用水,煮沸16min冷却至环境温度,其次加入硫酸镁、硫酸铁和硫酸铵,最后把玉米浆干粉倒入烧杯中,加入饮用水溶解后倒入上述不锈钢锅中,用饮用水补足至1000ml。用20%NaOH调节pH至7.3。在上述培养基中加入轻质碳酸钙搅拌4min,用量筒量取培养基250ml分装于预先加有4ml豆油的750ml三角瓶中。在温度120~121℃,压力0.10~0.11MPa条件下对培养基进行灭菌,保压26min。在无菌条件下将斜面孢子接入制备好的培养基中,将种子瓶置于215r/min摇瓶机上振荡培养42h,培养温度28~30℃,相对湿度35~45%。摇瓶种子培养结束,其菌体浓度11%;pH值6.9;无其它杂菌污染。
配置一级种子培养基1m3,其中玉米油22L、啤酒酵母干渣27kg、蚯蚓粉16kg、玉米浆3.5L、磷酸二氢钾0.32kg、轻质碳酸钙2.1kg、硫酸铵3.3kg。首先将一级种子培养基灭菌,冷却,并用无菌空气保压,然后在火焰保护下,将已经培养好的弗氏链霉菌母瓶发酵液1L接入一级种子罐进行培养。培养过程中,罐压控制在0.04~0.06MPa;发酵前5h,罐温控制在30~31℃,6h至一级种子培养结束,罐温控制在29~30℃。0~5h,空气流量控制在6m3/h,6h至一级种子培养结束,空气流量控制在16m3/h;一级种子培养过程中,pH控制在7~8;0~5h,采用气流搅拌代替机械搅拌,6h至一级种子培养结束:启动机械搅拌,转速控制在60r/min。一级种子培养时间是16h。一级种子培养结束,其菌体浓度16.7%;pH值7.4;无其它杂菌污染。
配置二级种子培养基10m3,其中玉米油260L、啤酒酵母干渣310kg、蚯蚓粉210kg、玉米浆60L、磷酸二氢钾6kg、轻质碳酸钙35kg、硫酸铵33kg。先将二级种子培养基灭菌,冷却,并用无菌空气保压,然后将一级种子液全部移入二级种子罐进行培养。二级种子培养过程中,罐压控制在0.04~0.06MPa;发酵前5h,罐温控制在30~31℃,6h至二级种子培养结束,罐温控制在29~30℃;0~5h,空气流量控制在21m3/h,6h至二级种子培养结束,空气流量控制在32m3/h;二级种子培养过程中,pH控制在7~8;0~5h,采用气流搅拌代替机械搅拌,6h至二级种子培养结束:启动机械搅拌,转速控制在80r/min。二级种子培养时间为22h,菌体浓度32.6%;pH值7.4;无其它杂菌污染。
配置发酵培养基100m3,其中豆油3200L、啤酒酵母干渣3700kg、蚯蚓粉3100kg、玉米浆1100L、磷酸二氢钾90kg、轻质碳酸钙640kg、硫酸铵550kg、氯化钠450kg、硫酸镁450kg、硫酸铁320kg、复合型甜菜碱2200kg。先将发酵培养基灭菌,冷却,并用无菌空气保压,发酵培养基灭菌后脂肪控制在3.5%;然后将二级种子液全部移入发酵罐进行培养。发酵开始~组分转化前,培养温度控制在30~31℃,搅拌转速100r/min;组分转化开始~发酵结束,温度36~38℃、转速150r/min;发酵过程中,罐压0.05~0.06MPa,pH控制在6.0~7.5;0h~组份开始转化前,空气流量控制在160m3/h;组份转化开始~发酵结束,空气流量控制在350m3/h;发酵过程中进行菌检,无其它杂菌.发酵培养结束,周期为135h,泰乐菌素A组份为92.3%;菌体浓度33%;发酵单位15562u/ml;pH6.5。上述发酵过程中根据情况进行补料。
实施例3
配置摇瓶种子培养基1L,其中豆油4.5ml、啤酒酵母菌渣7g、蚯蚓粉6g、玉米浆干粉3.5g、硫酸镁2.5g、硫酸铁2g、轻质碳酸钙3g、硫酸铵3g。首先将蚯蚓粉和啤酒酵母干渣倒入不锈钢锅中加入实际体积400ml的饮用水,煮沸17min冷却至环境温度,其次加入硫酸镁、硫酸铁和硫酸铵,最后把玉米浆干粉倒入烧杯中,加入饮用水溶解后倒入上述不锈钢锅中,用饮用水补足至1000ml。用20%NaOH调节pH至7.5。在上述培养基中加入轻质碳酸钙搅拌4min,用量筒量取培养基250ml分装于预先加有4.5ml豆油的750ml三角瓶中。在温度120~121℃,压力0.10~0.11MPa条件下对培养基进行灭菌,保压27min。在无菌条件下将斜面孢子接入制备好的培养基中,将种子瓶置于220r/min摇瓶机上振荡培养44h,培养温度28~30℃,相对湿度35~45%。摇瓶种子培养结束,其菌体浓度12.3%;pH值7.1;无其它杂菌污染。
配置一级种子培养基1m3,其中豆油25L、啤酒酵母干渣30kg、蚯蚓粉17kg、玉米浆4.5L、磷酸二氢钾0.35kg、轻质碳酸钙3kg、硫酸铵4.5kg。首先将一级种子培养基灭菌,冷却,并用无菌空气保压,然后在火焰保护下,将已经培养好的弗氏链霉菌母瓶发酵液1L接入一级种子罐进行培养。培养过程中,罐压控制在0.04~0.06MPa;发酵前5h,罐温控制在30~31℃,6h至一级种子培养结束,罐温控制在29~30℃。0~5h,空气流量控制在7m3/h,6h至一级种子培养结束,空气流量控制在17m3/h;一级种子培养过程中,pH控制在7~8;0~5h,采用气流搅拌代替机械搅拌,6h至一级种子培养结束:启动机械搅拌,转速控制在60r/min。一级种子培养时间是17h。一级种子培养结束,其菌体浓度20.1%;pH值7.2;无其它杂菌污染。
配置二级种子培养基10m3,其中豆油300L、啤酒酵母干渣350kg、蚯蚓粉225kg、玉米浆71L、磷酸二氢钾7kg、轻质碳酸钙40kg、硫酸铵40kg。先将二级种子培养基灭菌,冷却,并用无菌空气保压,然后将一级种子液全部移入二级种子罐进行培养。二级种子培养过程中,罐压控制在0.04~0.06MPa;发酵前5h,罐温控制在30~31℃,6h至二级种子培养结束,罐温控制在29~30℃;0~5h,空气流量控制在22m3/h,6h至二级种子培养结束,空气流量控制在35m3/h;二级种子培养过程中,pH控制在7~8;0~5h,采用气流搅拌代替机械搅拌,6h至二级种子培养结束:启动机械搅拌,转速控制在80r/min。二级种子培养时间为23h,菌体浓度34.9%;pH值7.1;无其它杂菌污染。
配置发酵培养基100m3,其中豆油3500L、啤酒酵母干渣4000kg、蚯蚓粉3250kg、玉米浆1250L、磷酸二氢钾100kg、轻质碳酸钙700kg、硫酸铵650kg、氯化钠500kg、硫酸镁500kg、硫酸铁400kg、复合型甜菜碱2500kg。先将发酵培养基灭菌,冷却,并用无菌空气保压,发酵培养基灭菌后脂肪控制在4.1%;然后将二级种子液全部移入发酵罐进行培养。发酵开始~组分转化前,培养温度控制在30~31℃,搅拌转速100r/min;组分转化开始~发酵结束,温度36~38℃、转速150r/min;发酵过程中,罐压0.05~0.06MPa,pH控制在6.0~7.5;0h~组份开始转化前,空气流量控制在170m3/h;组份转化开始~发酵结束,空气流量控制在400m3/h;发酵过程中进行菌检,无其它杂菌.发酵培养结束,周期为140h,泰乐菌素A组份为94.3%;菌体浓度35%;发酵单位15748u/ml;pH6.6。
上述发酵过程中根据情况进行补料。
实施例4
配置摇瓶种子培养基1L,其中玉米油5.5ml、啤酒酵母菌渣9g、蚯蚓粉7g、玉米浆干粉4g、硫酸镁2.8g、硫酸铁2.5g、轻质碳酸钙3.5g、硫酸铵3.5g。首先将蚯蚓粉和啤酒酵母干渣倒入不锈钢锅中加入实际体积400ml的饮用水,煮沸18min冷却至环境温度,其次加入硫酸镁、硫酸铁和硫酸铵,最后把玉米浆干粉倒入烧杯中,加入饮用水溶解后倒入上述不锈钢锅中,用饮用水补足至1000ml。用20%NaOH调节pH至7.8。在上述培养基中加入轻质碳酸钙搅拌4min,用量筒量取培养基250ml分装于预先加有5.5ml玉米油的750ml三角瓶中。在温度120~121℃,压力0.10~0.11MPa条件下对培养基进行灭菌,保压28min。在无菌条件下将斜面孢子接入制备好的培养基中,将种子瓶置于230r/min摇瓶机上振荡培养46h,培养温度28~30℃,相对湿度35~45%。摇瓶种子培养结束,其菌体浓度14%;pH值7.4;无其它杂菌污染。
配置一级种子培养基1m3,其中玉米油27L、啤酒酵母干渣33kg、蚯蚓粉19kg、玉米浆5.5L、磷酸二氢钾0.37kg、轻质碳酸钙3.5kg、硫酸铵5kg。首先将一级种子培养基灭菌,冷却,并用无菌空气保压,然后在火焰保护下,将已经培养好的弗氏链霉菌母瓶发酵液1L接入一级种子罐进行培养。培养过程中,罐压控制在0.04~0.06MPa;发酵前5h,罐温控制在30~31℃,6h至一级种子培养结束,罐温控制在29~30℃。0~5h,空气流量控制在9m3/h,6h至一级种子培养结束,空气流量控制在19m3/h;一级种子培养过程中,pH控制在7~8;0~5h,采用气流搅拌代替机械搅拌,6h至一级种子培养结束:启动机械搅拌,转速控制在60r/min。一级种子培养时间是19h。一级种子培养结束,其菌体浓度23.8%;pH值6.9;无其它杂菌污染。
配置二级种子培养基10m3,其中玉米油330L、啤酒酵母干渣380kg、蚯蚓粉240kg、玉米浆90L、磷酸二氢钾7.5kg、轻质碳酸钙45kg、硫酸铵45kg。先将二级种子培养基灭菌,冷却,并用无菌空气保压,然后将一级种子液全部移入二级种子罐进行培养。二级种子培养过程中,罐压控制在0.04~0.06MPa;发酵前5h,罐温控制在30~31℃,6h至二级种子培养结束,罐温控制在29~30℃;0~5h,空气流量控制在24m3/h,6h至二级种子培养结束,空气流量控制在38m3/h;二级种子培养过程中,pH控制在7~8;0~5h,采用气流搅拌代替机械搅拌,6h至二级种子培养结束:启动机械搅拌,转速控制在80r/min。二级种子培养时间为24h,菌体浓度37.5%;pH值6.7;无其它杂菌污染。
配置发酵培养基100m3,其中玉米油3800L、啤酒酵母干渣4300kg、蚯蚓粉3400kg、玉米浆1400L、磷酸二氢钾110kg、轻质碳酸钙750kg、硫酸铵700kg、氯化钠550kg、硫酸镁550kg、硫酸铁450kg、复合型甜菜碱2800kg。先将发酵培养基灭菌,冷却,并用无菌空气保压,发酵培养基灭菌后脂肪控制在4.5%;然后将二级种子液全部移入发酵罐进行培养。发酵开始~组分转化前,培养温度控制在30~31℃,搅拌转速100r/min;组分转化开始~发酵结束,温度36~38℃、转速150r/min;发酵过程中,罐压0.05~0.06MPa,pH控制在6.0~7.5;0h~组份开始转化前,空气流量控制在190m3/h;组份转化开始~发酵结束,空气流量控制在450m3/h;发酵过程中进行菌检,无其它杂菌.发酵培养结束,周期为145h,泰乐菌素A组份为93.5%;菌体浓度38%;发酵单位15403u/ml;pH6.4。
上述发酵过程中根据情况进行补料。
实施例5
配置摇瓶种子培养基1L,其中豆米油6ml、啤酒酵母菌渣10g、蚯蚓粉8g、玉米浆干粉5g、硫酸镁3g、硫酸铁3g、轻质碳酸钙4g、硫酸铵4g。首先将蚯蚓粉和啤酒酵母干渣倒入不锈钢锅中加入实际体积400ml的饮用水,煮沸20min冷却至环境温度,其次加入硫酸镁、硫酸铁和硫酸铵,最后把玉米浆干粉倒入烧杯中,加入饮用水溶解后倒入上述不锈钢锅中,用饮用水补足至1000ml。用20%NaOH调节pH至8。在上述培养基中加入轻质碳酸钙搅拌5min,用量筒量取培养基250ml分装于预先加有6ml豆油的750ml三角瓶中。在温度120~121℃,压力0.10~0.11MPa条件下对培养基进行灭菌,保压30min。在无菌条件下将斜面孢子接入制备好的培养基中,将种子瓶置于240r/min摇瓶机上振荡培养48h,培养温度28~30℃,相对湿度35~45%。摇瓶种子培养结束,其菌体浓度15%;pH值7.8;无其它杂菌污染。
配置一级种子培养基1m3,其中豆油30L、啤酒酵母干渣35kg、蚯蚓粉20kg、玉米浆6L、磷酸二氢钾0.4kg、轻质碳酸钙4kg、硫酸铵6kg。首先将一级种子培养基灭菌,冷却,并用无菌空气保压,然后在火焰保护下,将已经培养好的弗氏链霉菌母瓶发酵液1L接入一级种子罐进行培养。培养过程中,罐压控制在0.04~0.06MPa;发酵前5h,罐温控制在30~31℃,6h至一级种子培养结束,罐温控制在29~30℃。0~5h,空气流量控制在10m3/h,6h至一级种子培养结束,空气流量控制在20m3/h;一级种子培养过程中,pH控制在7~8;0~5h,采用气流搅拌代替机械搅拌,6h至一级种子培养结束:启动机械搅拌,转速控制在60r/min。一级种子培养时间是20h。一级种子培养结束,其菌体浓度24.6%;pH值6.5;无其它杂菌污染。
配置二级种子培养基10m3,其中豆油350L、啤酒酵母干渣400kg、蚯蚓粉250kg、玉米浆100L、磷酸二氢钾8kg、轻质碳酸钙50kg、硫酸铵50kg。先将二级种子培养基灭菌,冷却,并用无菌空气保压,然后将一级种子液全部移入二级种子罐进行培养。二级种子培养过程中,罐压控制在0.04~0.06MPa;发酵前5h,罐温控制在30~31℃,6h至二级种子培养结束,罐温控制在29~30℃;0~5h,空气流量控制在25m3/h,6h至二级种子培养结束,空气流量控制在40m3/h;二级种子培养过程中,pH控制在7~8;0~5h,采用气流搅拌代替机械搅拌,6h至二级种子培养结束:启动机械搅拌,转速控制在80r/min。二级种子培养时间为25h,菌体浓度39.2%;pH值6.4;无其它杂菌污染。
配置发酵培养基100m3,其中豆油4000L、啤酒酵母干渣4500kg、蚯蚓粉3500kg、玉米浆1500L、磷酸二氢钾120kg、轻质碳酸钙800kg、硫酸铵800kg、氯化钠600kg、硫酸镁600kg、硫酸铁500kg、复合型甜菜碱3000kg。先将发酵培养基灭菌,冷却,并用无菌空气保压,发酵培养基灭菌后脂肪控制在4.9%;然后将二级种子液全部移入发酵罐进行培养。发酵开始~组分转化前,培养温度控制在30~31℃,搅拌转速100r/min;组分转化开始~发酵结束,温度36~38℃、转速150r/min;发酵过程中,罐压0.05~0.06MPa,pH控制在6.0~7.5;0h~组份开始转化前,空气流量控制在200m3/h;组份转化开始~发酵结束,空气流量控制在500m3/h;发酵过程中进行菌检,无其它杂菌。发酵培养结束,周期为150h,泰乐菌素A组份为92.1%;菌体浓度39%;发酵单位15187u/ml;pH6.4。
上述发酵过程中根据情况进行补料。
上述实施例1-5中补料控制按照下述方式实现:
1补油控制:采用流加法补豆油或玉米油。
发酵前35h不用进行补油。
36h~100h:如果脂肪含量低于2.5%,补入油;如果脂肪含量超过3%,则停止补油。
101h至组份转化开始:如果脂肪含量低于0.8%,补入油;如果脂肪含量超过1.5%,则停止补油。
当发酵时间在泰乐菌素发酵液组份转化期间至发酵结束,采用流加法进行补油。每隔4~6h检测发酵液脂肪含量,发酵液脂肪含量<0.3%,进行补油。发酵液脂肪含量超过0.5%停止补油。
2补水:发酵过程中,按照工艺要求必须定时补入一定量的水,其目的是控制菌体浓度,有利于次级代谢产物的生成。30h~80h:菌体浓度40~50%,80h至发酵结束:菌体浓度30~40%;
发酵前30h不用进行补水。
当发酵时间在35~80h时,采用流加法进行补水。每隔4~6h检测菌体浓度,发酵液菌体浓度<40%,进行补水。发酵液菌体浓度控制在40~50%停止补水。
当发酵时间在81h至发酵结束,采用流加法进行补水。每隔4~6h检测发酵液菌体浓度含量,发酵液菌体浓度<30%,进行补水。发酵液菌体浓度控制在40~50%停止补水。
3补酸或碱:用酸或碱控制发酵25h至组份开始转化前的pH6~7.5,组份转化期间~发酵结束pH6~7。
发酵前25h,pH不进行控制。
发酵时间在26h至发酵液组份开始转化前,每隔4~6h检测发酵液pH,当pH<6,补入20%的氢氧化钠溶液;当pH>7.5,补入20~30%的硫酸铵溶液。发酵液pH控制在6~7.5。
发酵时间在发酵液组份开始转化至发酵结束,每隔4~6h检测发酵液pH,当pH<6,补入20%的氢氧化钠溶液;当pH>7,补入20~30%的硫酸铵溶液。发酵液pH控制在6~7。
4补入氮源:配置20%的啤酒酵母菌渣和15%的蚯蚓粉混合水溶液,灭菌后按照工艺要求补入发酵液。具体方法:
发酵周期分别在40h、60h、80h和100h分别补入氮源,其补入量为发酵液体积的
1~1.5%。
对比实施例
配置摇瓶种子培养基1L,其中豆米油6ml、花生饼粉10g、鱼粉8g、玉米浆干粉5g、硫酸镁3g、硫酸铁3g、轻质碳酸钙4g、硫酸铵4g。首先将花生饼粉和鱼粉倒入不锈钢锅中加入实际体积400ml的饮用水,煮沸20min冷却至环境温度,其次加入硫酸镁、硫酸铁和硫酸铵,最后把玉米浆干粉倒入烧杯中,加入饮用水溶解后倒入上述不锈钢锅中,用饮用水补足至1000ml。用20%NaOH调节pH至8。在上述培养基中加入轻质碳酸钙搅拌5min,用量筒量取培养基250ml分装于预先加有6ml豆油的750ml三角瓶中。在温度120~121℃,压力0.10~0.11MPa条件下对培养基进行灭菌,保压30min。在无菌条件下将斜面孢子接入制备好的培养基中,将种子瓶置于240r/min摇瓶机上振荡培养46h,培养温度28~30℃,相对湿度35~45%。摇瓶种子培养结束,其菌体浓度12.1%;pH值7.8;无其它杂菌污染。
配置一级种子培养基1m3,其中豆油30L、花生饼粉35kg、鱼粉20kg、玉米浆6L、磷酸二氢钾0.4kg、轻质碳酸钙4kg、硫酸铵6kg。首先将一级种子培养基灭菌,冷却,并用无菌空气保压,然后在火焰保护下,将已经培养好的弗氏链霉菌母瓶发酵液1L接入一级种子罐进行培养。培养过程中,罐压控制在0.04~0.06MPa;发酵前5h,罐温控制在30~31℃,6h至一级种子培养结束,罐温控制在29~30℃。0~5h,空气流量控制在10m3/h,6h至一级种子培养结束,空气流量控制在20m3/h;一级种子培养过程中,pH控制在7~8;0~5h,采用气流搅拌代替机械搅拌,6h至一级种子培养结束:启动机械搅拌,转速控制在60r/min。一级种子培养时间是18h。一级种子培养结束,其菌体浓度16.5%;pH值6.6;无其它杂菌污染。
配置二级种子培养基10m3,其中豆油350L、花生饼粉400kg、鱼粉250kg、玉米浆100L、磷酸二氢钾8kg、轻质碳酸钙50kg、硫酸铵50kg。先将二级种子培养基灭菌,冷却,并用无菌空气保压,然后将一级种子液全部移入二级种子罐进行培养。二级种子培养过程中,罐压控制在0.04~0.06MPa;发酵前5h,罐温控制在30~31℃,6h至二级种子培养结束,罐温控制在29~30℃;0~5h,空气流量控制在25m3/h,6h至二级种子培养结束,空气流量控制在40m3/h;二级种子培养过程中,pH控制在7~8;0~5h,采用气流搅拌代替机械搅拌,6h至二级种子培养结束:启动机械搅拌,转速控制在80r/min。二级种子培养时间为24h,菌体浓度33.4%;pH值6.4;无其它杂菌污染。
配置发酵培养基100m3,其中豆油4000L、花生饼粉4500kg、鱼粉3500kg、玉米浆1500L、磷酸二氢钾120kg、轻质碳酸钙800kg、硫酸铵800kg、氯化钠600kg、硫酸镁600kg、硫酸铁500kg、复合型甜菜碱3000kg。先将发酵培养基灭菌,冷却,并用无菌空气保压,发酵培养基灭菌后脂肪控制在4.9%;然后将二级种子液全部移入发酵罐进行培养。发酵开始~组分转化前,培养温度控制在30~31℃,搅拌转速100r/min;组分转化开始~发酵结束,温度36~38℃、转速150r/min;发酵过程中,罐压0.05~0.06MPa,pH控制在6.0~7.5;0h~组份开始转化前,空气流量控制在200m3/h;组份转化开始~发酵结束,空气流量控制在500m3/h;发酵过程中进行菌检,无其它杂菌。发酵培养结束,周期为145h,泰乐菌素A组份为88.7%;菌体浓度38.7%;发酵单位13512u/ml;pH6.7。
Claims (9)
1.一种弗氏链霉菌发酵生产泰乐菌素的培养基,包括摇瓶种子培养基、一级种子培养基、二级种子培养基和发酵培养基,其特征在于上述摇瓶种子培养基、一级种子培养基、二级种子培养基和发酵培养基中均含有啤酒酵母菌渣和蚯蚓粉;
所述摇瓶种子培养基组成为:豆油或玉米油3~6ml/L、啤酒酵母菌渣5~10g/L、蚯蚓粉4~8g/L、玉米浆干粉2~5g/L、硫酸镁2~3g/L、硫酸铁1~3g/L、轻质碳酸钙2~4g/L、硫酸铵2~4g/L;
所述一级种子培养基的组成为:豆油或玉米油20~30ml/L、啤酒酵母干渣25~35g/L、蚯蚓粉15~20g/L、玉米浆3~6g/L、磷酸二氢钾0.3~0.4g/L、轻质碳酸钙2~4g/L、硫酸铵3~6g/L;
所述二级种子培养基的组成为:豆油或玉米油25~35ml/L、啤酒酵母干渣30~40g/L、蚯蚓粉20~25g/L、玉米浆5~10g/L、磷酸二氢钾0.5~0.8g/L、轻质碳酸钙3~5g/L、硫酸铵3~5g/L;
所述发酵培养基的组成为:豆油或玉米油30~40ml/L、啤酒酵母干渣35~45g/L、蚯蚓粉30~35g/L、玉米浆10~15g/L、磷酸二氢钾0.8~1.2g/L、轻质碳酸钙6~8g/L、硫酸铵5~8g/L、氯化钠4~6g/L、硫酸镁4~6g/L、硫酸铁3~5g/L、复合型甜菜碱20~30g/L。
2.按照权利要求1所述的弗氏链霉菌发酵生产泰乐菌素的培养基,其特征在于所述啤酒酵母干渣质量要求为:
蛋白质含量≥45%;磷含量≥60ug/ml;水分≤5%;灰分≤5%;碳水化合物≥12%;干渣颗粒通过60目筛的数量≥80%。
3.按照权利要求1所述的弗氏链霉菌发酵生产泰乐菌素的培养基,其特征在于所述蚯蚓粉质量要求为:蛋白质含量≥60%;水分≤10%;粒度能通过80目筛。
4.一种弗氏链霉菌利用权利要求1所述培养基发酵生产泰乐菌素的发酵方法,其工艺步骤包括:首先将已制备好的斜面孢子接入摇瓶培养基中进行摇瓶培养,至菌体浓度10~15%、pH值6~8时按照1~2L/m3接种量接入一级种子培养基中进行一级种子培养,至菌体浓度15~25%、pH值6~8时转移入二级种子培养基中进行二级种子培养,至菌体浓度30~40%、pH值6~8时转移至发酵培养基中进行发酵培养,待发酵单位在15000u/ml以上且每6~8h检测时前、后检测的发酵单位相差在300u/ml以内、菌体浓度30~40%、周期25~30h时终止发酵。
5.按照权利要求4所述的发酵方法,其特征在于所述摇瓶培养的条件为:将种子瓶置于200~240r/min摇瓶机上振荡培养40~48h,培养温度28~30℃,相对湿度35~45%。
6.按照权利要求4所述的发酵方法,其特征在于所述一级种子培养条件为:
1)罐压:控制在0.04~0.06MPa,
2)罐温:发酵前5h,罐温控制在30~31℃;6h至一级种子培养结束,罐温控制在29~30℃,
3)空气流量:0~5h,5~10m3/h;6h至一级种子培养结束:15~20m3/h,
4)pH控制在7~8,
5)搅拌转速:0~5h,采用气流搅拌;6h至一级种子培养结束:采用机械搅拌,转速控制在60r/min,
6)一级种子培养时间15~20h。
7.按照权利要求4所述的发酵方法,其特征在于所述二级种子培养条件为:
1) 罐压控制在0.04~0.06MPa,
2) 罐温:发酵前5h,罐温控制在30~31℃;6h至二级种子培养结束,罐温控制在29~30℃,
3)空气流量:0~5h,20~25m3/h;6h至二级种子培养结束:30~40m3/h,
4)pH控制在7~8,
5)搅拌转速:0~5h,采用气流搅拌代替机械搅拌;6h至一级种子培养结束:启动机械搅拌,转速控制在80r/min,
6)二级种子培养时间:20~25h。
8.按照权利要求4所述的发酵方法,其特征在于所述发酵培养条件为:
a 脂肪控制:发酵培养基灭菌后脂肪控制在3~5%;
b 发酵开始~组分转化前:培养温度30~31℃、搅拌转速100r/min;
c 组分转化开始~发酵结束:温度36~38℃、转速150r/min;
d 发酵周期:培养时间130~150h;
e 压力控制:罐压0.05~0.06MPa;
f pH控制:发酵过程中pH6.0~7.5;
g 无菌检查:发酵过程中进行菌检,要求无其它杂菌;
h 空气流量:0h~组份开始转化前:150~200m3/h;组份转化开始~发酵结束:300~500m3/h。
9.按照权利要求4所述的发酵方法,其特征在于在发酵过程中进行补料,包括补油、补水、补酸或碱和补氮源,其中
a 补油控制:采用流加法补豆油或玉米油,
发酵前35h不用进行补油,
36h~100h:如果脂肪含量低于2.5%,补入油;如果脂肪含量超过3%,则停止补油,
101h至组份转化开始:如果脂肪含量低于0.8%,补入油;如果脂肪含量超过1.5%,则停止补油,
组分转化~发酵结束,每隔4~6h检测发酵液脂肪含量,当发酵液脂肪含量<0.3%,进行补油,肪含量超过0.5%停止补油;
b补水:
发酵前35h不用进行补水,
36h~80h:当发酵液菌体浓度<40%,控制菌体浓度40~50%,
81h至发酵结束:当发酵液菌体浓度<30%,采用流加法补水,控制菌体浓度30~40%;
c补酸或碱:
发酵前25h,pH不进行控制,
用酸或碱控制发酵26h至组份开始转化前的pH 6~7.5,组份转化期间~发酵结束pH 6~7,所述酸为质量浓度为20~30%的硫酸铵溶液,碱为质量浓度为20%的氢氧化钠溶液;
d补入氮源:在发酵周期分别在40h、60h、80h和100h时补入氮源,其补入量为发酵液体积的1~1.5%,所述氮源为20%的啤酒酵母菌渣和15%的蚯蚓粉的混合水溶液。
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