CN105018559A

CN105018559A - 一种四环素的发酵方法

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Publication number: CN105018559A
Application number: CN201510509473.9A
Authority: CN
Inventors: 郭海燕; 孙瑞君; 崔莉; 张志�
Original assignee: QIYUAN PHARMACEUTICAL CO Ltd NINGXIA
Current assignee: QIYUAN PHARMACEUTICAL CO Ltd NINGXIA
Priority date: 2015-08-19
Filing date: 2015-08-19
Publication date: 2015-11-04

Abstract

本发明涉及一种四环素的发酵方法，本发明利用含有葡萄糖的混合物作为补料碳源，配合发酵基础料的调整及氮源的补入工艺调整，发明了一种新的四环素发酵工艺，在发酵过程中给出补葡萄糖工艺时的四环素发酵基础料配方和氮源的控制条件。本发明通过调整发酵基础料配方及补入碳源种类改变发酵代谢过程，达到节约碳源原材料成本，提高发酵水平，减弱提取难度，节能降耗的目的。

Description

一种四环素的发酵方法

技术领域

本发明涉及生物发酵技术领域，特别是涉及一种放线菌生产抗生素的领域，特别是四环素发酵技术领域。

背景技术

四环素(erythromycin，Er)是一类四环类抗生素，常采用金色链霉菌为发酵菌种的生物发酵法生产。在该生物发酵过程中使用大量的淀粉作为基础料，并在发酵过程中补入大量的淀粉糖来维持菌体的生长和产物合成，这种方式在发酵后期存在迟效碳源利用不彻底的现象，不仅造成原材料浪费，而且在发酵液放罐时大量的残留碳源给后续提取造成困难，同时在淀粉糖补入前还需要对其进行预处理以加快其分解利用速度，进一步加大了发酵工艺操作难度。据测算，在整个四环素发酵过程中，淀粉的成本占四环素发酵总成本的60%以上，因此在四环素发酵的过程中降低淀粉的消耗或寻找其替代品成为行业难题。

目前，我国已成为生物发酵行业的第一大国，发酵行业的环保问题、粮食类原材料的消耗问题亟待解决，进一步提高其工业发酵水平、节能降耗是当前提高该产品的国际竞争力的迫切需求。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种节约碳源原材料成本，提高发酵水平，减弱提取难度，达到节能降耗的四环素发酵方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种四环素的发酵方法，包括将金色链霉菌的斜面孢子接种到种子培养液中进行种子培养，再将培养好的种子液接入到发酵培养液中进行发酵培养，其特征在于所述种子培养液的组成为：

淀粉2.5-4.0%，豆粉2.5-3.5，酵母粉0.5-1.5%，玉米浆0.5-1.0%，硫酸铵0.3-0.7%，轻质碳酸钙0.3-0.5%，溴化钠0.2-0.35%，其余为水，按重量体积比配制；

所述发酵培养液组成为：

淀粉3.0-4.5%，糊精1.5-2.5%，葡萄糖1.5-2.5% ，豆粉2.0-3.0%，玉米浆2.0-3.0%，硫酸铵0.5-0.8%，碳酸钙0.5-0.7%，溴化钠0.2-0.35%，M-促进剂0.002-0.003%，其余为水，按重量体积比配制。

所述种子培养条件为：培养温度32-36℃，通气量1：0.4-0.8v/v/min并搅拌，培养22-28hr。

所述发酵培养条件为：培养温度30-35℃，通气量1：0.8-1.3v/v/min，溶氧20%以上，培养160-180hr放罐。

所述发酵过程中补入氮源、碳源和微量元素，其中

补氮源：当发酵液低于pH6.0时，补入20%氨水，控制发酵液pH 5.85-5.7；

补碳源混合物：当发酵液中还原糖降至1.5%以下时补碳源混合物，控制发酵液中还原糖1.3-1.5%，所述碳源混合物组成：葡萄糖20-40%，溴化钠0.2-0.3%，M-促进剂0.002-0.003%，其余为水。

本发明提供了一种利用含有葡萄糖的混合物作为补料碳源的四环素发酵方法，在发酵过程中给出补葡萄糖工艺时的四环素发酵基础料配方，发酵基础料采用淀粉、糊精、葡萄糖等阶梯碳源促进发酵前期的菌体生长，维持发酵液基本粘度和菌体生长需求，在菌体经过初级代谢进入次级代谢时，补入葡萄糖混合液维持菌体基本的能量代谢，控制还原糖浓度使菌体处于半饥饿状态，通过补入氨水补充氮源和控制发酵最适pH，可以有效提高四环素发酵水平，并能降低发酵液粘度，促进氧传递。补入的碳氮源利用速度快，在发酵后期能够被彻底利用，降低发酵结束时的营养物残留，有效降低碳源的原材料成本。本发明通过调整发酵基础料配方及补入碳源种类改变发酵代谢过程，达到提高发酵水平，节能降耗的目的。

通过本发明的方法进行四环素发酵，可以达到如下技术效果：

1、发酵150-170hr即可放罐，效价提高10%以上。

2、放罐时发酵液中的固含量减少10%以上，有利于后续提取及环保处理。

3、由于葡萄糖利用速度较快，利用比较彻底，发酵过程中的补糖量明显减少，淀粉用量大幅度减少，碳源成本降低30%以上。

4、新的补料工艺使用后，碳源混合物不用酶解，灭菌温度降低，灭菌时间缩短，降低了30%的高温蒸汽的使用量，并简化工艺，节省人力物力。

5、使用本发明提供的发酵培养基配方后，可大大降低了发酵液的粘稠度，发酵前期的黏度大幅度下降，增强了培养液的溶氧效果，从而对空气设备及电机输出功率要求大大降低，空气流量的降低及搅拌输出功率的降低，使发酵过程的能源消耗下降10%以上。

具体实施方式

下面结合实例对本发明的具体实施方式作详细说明。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，斜面孢子是按照常规方法将金色链霉菌接到灭菌好的斜面培养基中培养6-8天所得，孢子在斜面上的生长均匀、饱满，无杂菌。

实施例1

1.1种子培养：将按常规方法制备的斜面孢子接种于灭菌好的种子培养基中进行培养。

种子培养基组成：淀粉2.5%，豆粉2.5%，酵母粉0.5%，玉米浆0.5%，硫酸铵0.3%，轻质碳酸钙0.3%，溴化钠0.2%，其余为水。按重量体积比配制灭菌。

培养条件：培养温度32℃，通气量1：0.4v/v/min并搅拌，培养22hr得种子液。

1.2发酵培养：将种子液按18%接种量接种于灭菌好的发酵培养基中进行培养。

发酵培养液组成：淀粉3.0%，糊精1.5%，葡萄糖1.5%，豆粉2.0%，玉米浆2.0%，硫酸铵0.5%，碳酸钙0.5%，溴化钠0.2%，M-促进剂0.002%，其余为水。按重量体积比配制灭菌。

培养条件：培养温度32℃，通气量1：0.8v/v/min，搅拌，补料，发酵过程保证发酵过程溶氧20%以上，培养158hr放罐，得到含有四环素的发酵液。

1.3过程补料：发酵过程中进行补料。

补氮源：20%氨水，发酵液pH6.0以下首补料，控制pH 5.85-5.7。

补碳源混合物：根据还原糖水平补入碳源。

当发酵液中还原糖降至1.2%以下补碳源混合物，控制发酵液中还原糖1.0-1.2%。

碳源混合物组成：葡萄糖20%，溴化钠0.2%，M-促进剂0.002%，其余为水。混合灭菌，灭菌条件：117-118℃，保压20分钟。

1.4放罐参数：158hr放罐，效价30021u/ml，总糖0.58%，沉降度20%，综合碳源成本节约35%。

实施例2

2.1种子培养：将按常规方法制备的斜面孢子接种于灭菌好的种子培养基中进行种子培养。

种子培养基组成：淀粉4.0%，豆粉3.5%，酵母粉1.5%，玉米浆1.0%，硫酸铵0.7%，轻质碳酸钙0.5%，溴化钠0.35% ，其余为水。按重量体积比配制灭菌。

培养条件：培养温度35℃，通气量1：0.8v/v/min并搅拌，培养27.8hr得种子液。

2.2发酵培养：将种子液按24%接种量接种于灭菌好的发酵培养基中进行发酵片培养。

发酵培养液组成：淀粉4.5%，糊精2.5%，葡萄糖2.5% ，豆粉3.0%，玉米浆3.0%，硫酸铵0.8%，碳酸钙0.7%，溴化钠0.35%，M-促进剂0.003%，其余为水。按重量体积比配制灭菌。

培养条件：培养温度34℃，通气量1：1.2v/v/min，搅拌，补料，发酵过程保证发酵过程溶氧20%以上，培养168hr放罐，得到含有四环素的发酵液。

2.3过程补料：发酵过程中进行补料。

补氮源：20%氨水，当发酵液pH6.0以下首补料，控制pH 5.9-5.8。

补碳源混合物：根据还原糖水平补入碳源。

当发酵液中还原糖降至1.5%以下补碳源混合物，控制发酵液中还原糖1.3-1.5%。

碳源混合物组成：葡萄糖40%，溴化钠0.3%，M-促进剂0.003%，其余为水。混合灭菌，灭菌条件：118-119℃，保压20分钟。

2.4放罐参数：168hr放罐，效价32148u/ml，总糖0.98%，沉降度35%，综合碳源成本节约30%。

实施例3

3.1种子培养：将按常规方法制备的斜面孢子接种于灭菌好的种子培养基中进行种子培养。

种子培养基组成：淀粉3.5%，豆粉3.0%，酵母粉1.0%，玉米浆0.8%，硫酸铵0.5%，轻质碳酸钙0.4%，溴化钠0.3% ，其余为水。按重量体积比配制灭菌。

培养条件：培养温度33℃，通气量1：0.8v/v/min并搅拌，培养26hr得种子液。

3.2发酵培养：将种子液按20%接种量接种于灭菌好的发酵培养基中进行发酵培养。

发酵培养液组成：淀粉4.0%，糊精2.0%，葡萄糖2.0% ，豆粉2.5%，玉米浆2.5%，硫酸铵0.7%，碳酸钙0.6%，溴化钠0.3%，M-促进剂0.0015%，其余为水。按重量体积比配制灭菌。

培养条件：培养温度33℃，通气量1：1.1v/v/min，搅拌，补料，发酵过程保证发酵过程溶氧20%以上，培养162hr放罐，得到含有四环素的发酵液。

3.3过程补料：发酵过程中进行补料。

补氮源：20%氨水，当发酵液pH6.1以下首补料，控制pH 5.5-5.75。

补碳源混合物：根据还原糖水平补入碳源。

当发酵液中还原糖降至1.3%以下补碳源混合物，控制还原糖1.1-1.4%。

碳源混合物组成：葡萄糖30%，溴化钠0.25%，M-促进剂0.0025%，其余为水。混合灭菌，灭菌条件：118-119℃，保压20分钟。

3.4放罐参数：162hr放罐，效价31236u/ml，总糖0.85%，沉降度30%，综合碳源成本节约34%。

实施例4

4.1种子培养：将按常规方法制备的斜面孢子接种于灭菌好的种子培养基中进行种子培养。

种子培养基组成：淀粉2.5%，豆粉3.5%，酵母粉0.8%，玉米浆0.6%，硫酸铵0.6%，轻质碳酸钙0.5%，溴化钠0.25% ，其余为水。按重量体积比配制灭菌。

培养条件：培养温度34℃，通气量1：1.0v/v/min并搅拌，培养25hr得种子液。

4.2发酵培养：将种子液按22%接种量接种于灭菌好的发酵培养基中进行发酵培养。

发酵培养液组成：淀粉3.50%，糊精1.8%，葡萄糖1.5% ，豆粉3.0%，玉米浆1.6%，硫酸铵0.6%，碳酸钙0.7%，溴化钠0.35%，M-促进剂0.0015%，其余为水。按重量体积比配制灭菌。

培养条件：培养温度35℃，通气量1：1.2v/v/min，搅拌，补料，发酵过程保证发酵过程溶氧20%以上，培养156hr放罐，得到含有四环素的发酵液。

4.3过程补料：发酵过程中进行补料。

补氮源：20%氨水，当发酵液pH6.1以下首补料，控制pH 5.5-5.75。

补碳源混合物：根据还原糖水平补入碳源。

碳源混合物组成：葡萄糖40%，溴化钠0.3%，M-促进剂0.0025%，其余为水。混合灭菌，灭菌条件：118-119℃，保压20分钟。

4.4放罐参数：156hr放罐，效价31965u/ml，总糖0.85%，沉降度30%，综合碳源成本节约34%。

对比实施例

1种子培养：将按常规方法制备的斜面孢子接种于灭菌好的种子培养基中进行种子培养。

种子培养基组成：淀粉3.8%，豆粉2.7，酵母粉0.9%，玉米浆0.1%，硫酸铵0.5%，轻质碳酸钙0.3%，溴化钠0.2% ，其余为水。按重量体积比配制灭菌。

培养条件：培养温度34℃，通气量1：1.0v/v/min并搅拌，培养24hr得种子液。

2发酵：将种子液按18%接种量接种于灭菌好的发酵培养基中进行发酵培养。

发酵培养液组成：淀粉9.0%，豆粉3.5%，玉米浆3.2%，硫酸铵0.85%，碳酸钙0.7%，溴化钠0.32%，M-促进剂0.0035%，淀粉酶0.03%，其余为水。按重量体积比配制，液化30分钟后灭菌。

培养条件：培养温度33-31℃，通气量1：1.2v/v/min，搅拌，补料，发酵过程保证发酵过程溶氧20%以上，培养180hr放罐，得到含有四环素的发酵液。

3过程补料：发酵过程中进行补料。

氮源：20%氨水，当发酵液pH6.1以下首补料，控制pH 6.10-5.70。

碳源混合物：根据总糖水平补入碳源。

当发酵液中还原糖降至5.0%以下补碳源混合物，控制发酵液中还总糖水平4.0-2.5%。

碳源混合物组成：淀粉50%，玉米浆2.0%，溴化钠0.3%，M-促进剂0.003%，碳酸钙0.8%，淀粉酶0.03%，其余为水。混合后先液化30分钟后灭菌，灭菌条件：120-122℃，保压30分钟。

4放罐参数：180hr放罐，效价29880u/ml，总糖2.80%，沉降度42%，补糖量较大，尤其淀粉使用量大，占发酵原材料的60%以上。

Claims

1.一种四环素的发酵方法，包括将金色链霉菌的斜面孢子接种到种子培养液中进行种子培养，再将培养好的种子液接入到发酵培养液中进行发酵培养，其特征在于：

所述种子培养液的组成为：

所述发酵培养液组成为：

2. 按照权利要求1所述的四环素的发酵方法，其特征在于所述种子培养条件为：培养温度32-36℃，通气量1：0.4-0.8v/v/min并搅拌，培养22-28hr。

3. 按照权利要求1所述的四环素的发酵方法，其特征在于所述发酵培养条件为：培养温度30-35℃，通气量1：0.8-1.3v/v/min，溶氧20%以上，培养160-180hr放罐。

4. 按照权利要求1所述的四环素的发酵方法，其特征在于所述发酵过程中补入氮源、碳源和微量元素，其中

补碳源混合物：当发酵液中还原糖降至1.5%以下时补碳源混合物，控制发酵液中还原糖1.3-1.5%，所述碳源混合物组成为：葡萄糖20-40%，溴化钠0.2-0.3%，M-促进剂0.002-0.003%，其余为水。