CN105385730A - 一种硫酸粘菌素工业生产发酵方法 - Google Patents

一种硫酸粘菌素工业生产发酵方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种硫酸粘菌素工业生产发酵方法，所述发酵方法中采用玉米粉、花生饼粉和复合酶为主要原料，所述复合酶选用淀粉酶和葡萄糖淀粉酶。本发明以玉米粉为原料，大大降低了原料的成本，发酵过程中糖耗少，操作简便，效价提高到56～60万u/g。

Description

一种硫酸粘菌素工业生产发酵方法
技术领域
本发明涉及一种硫酸粘菌素工业生产发酵方法。
背景技术
硫酸粘菌素，即多粘菌素E，为多粘菌素E1、E2和E1-2硫酸盐的复合物。英文名称：COLISTINSULPHATE，分子式：C55H104N16O13·2.5H2SO4，分子量：1441。理化性质：硫酸粘菌素为白色或类白色粉末；无臭；有引湿性；易溶于水、苯甲醇、微溶于甲醇，不溶于丙酮和乙醚，其游离碱微溶于水，在pH3.0～7.5范围内较稳定。在100℃放置数小时几乎不破坏，在强酸强碱下，室温48小时完全分解。在干燥状态下，低温避光保藏，活力能保持多年不变，硫酸粘菌素粉剂室温下可保存三年。
硫酸粘菌素对绿脓杆菌、大肠杆菌、沙门氏菌、痢疾杆菌、百日咳杆菌等大部分革兰氏阴性菌有显著抗菌作用，为畜禽顽固性痢疾等肠道常见病的首选药物。该药物在较低的浓度（0.004%）下对革兰氏阴性菌引起的疾病有治疗和预防作用及促生长的作用；且难于从胃肠道吸收，口服在动物体内和粪便中几乎无残留、无污染，满足绿色药物的要求。在发达国家的饲养领域作为畜禽顽固性痢疾等肠道常见病的首选药物。临床应用于儿童及婴儿由于革兰氏阴性菌引起的感染，为抗铜绿假单孢菌的首选药物；也用于大肠杆菌引起的败血症、急性肠炎及尿路感染、菌痢、铜绿假单孢菌的混合感染等。与庆大霉素交替合并使用，有协同作用。硫酸粘菌素对畜禽等动物体内有害的革兰氏阴性菌具有强大的对抗杀菌作用，是最安全的畜禽促生长抗生素之一，是第二代抗菌促生长类饲料添加剂。
目前硫酸粘菌素工业生产发酵中大宗采购原料主要为豆粕或豆粕粉；生产过程中温度控制：0～70小时32.0～33℃，70～95小时31～32℃；发酵罐消前使用30%氢氧化钠将pH调节至6.6-6.8；全过程pH控制在5.8-6.0之间；发酵周期80～96h，效价达到53～57万u/g。
发明内容
本发明的目的在于提供一种硫酸粘菌素工业生产发酵方法，可以克服目前工艺存在的大宗原料成本高，糖耗高，操作不够简便等问题，并且可使效价提高到56～60万u/g，提高效益5-10%。
本发明提供一种硫酸粘菌素工业生产发酵方法，所述发酵方法中采用玉米粉、花生饼粉和复合酶为主要原料，所述复合酶选用淀粉酶和糖化酶；
作为优选，所述发酵方法中采用的原料由以下质量百分数的各组分组成：3.5%玉米粉、0.01%～0.02%淀粉酶、磷酸二氢钾0.028～0.032%、消泡剂0.018～0.022%、大豆蛋白胨0.09～0.11%、花生饼粉2.25～2.30%、硫酸铵1.9～2.0%、七水合硫酸亚铁0.018～0.022%、大豆油1%和糖化酶0.01%～0.02%，加水补充至各组分之和为100%。
作为优选，发酵前所述原料的准备为：在发酵罐中投入3.5%玉米粉、0.01%～0.02%淀粉酶，升温至80-84℃，保温液化；然后加入磷酸二氢钾0.028～0.032%、消泡剂0.018～0.022%、大豆蛋白胨0.09～0.11%、花生饼粉2.25～2.30%、硫酸铵1.9～2.0%、七水合硫酸亚铁0.018～0.022%、大豆油1%和糖化酶0.01%～0.02%，加水补充至各组分之和为100%；上述百分比均为质量百分比；降温至60-62℃，保温糖化。
保温液化和保温糖化的所带来的好处为：保温液化可以加快液化酶与淀粉的反应速度，保温糖化可以加快糖化酶的糖化效率。
作为优选，在原料的准备步骤后，对原料进行消毒。
作为优选，对原料进行消毒后，用氨水调节pH至6.6-6.8。
作为优选，所述发酵时的培养温度为：0～52小时32.0～33.0℃，52～96小时31.0～32.0℃。
作为优选，所述发酵时的罐压为0.01-0.03MPa。
作为优选，所述发酵时的通气调节为：0～10小时：1：0.4，v/（v·min）；10～77小时：1：0.5，v/（v·min），77～96小时：1：0.4，v/（v·min）。
作为优选，所述发酵时的转速调节为：0～10小时100rpm，10～94小时110rpm。
作为优选，所述发酵时的pH控制为：起始通过补氨水调节pH，在pH降至6.0开始通氨水，氨水浓度20%，全程pH控制在5.6～5.8之间。
作为优选，所述发酵时的残糖控制为：0～10小时（0.01-0.5）g/100ml，10～20小时（0.5-1.0）g/100ml，21～24小时（1.0-0.2）g/100ml，24～96小时（0.01-0.2）g/100ml。
在上述各优选条件下，制备得到的硫酸粘菌素的效价逐步提高。
本发明以玉米粉为原料，通过使玉米糖化充分利用玉米中的淀粉，使其转化为生产所需葡萄糖，大大降低了原料的成本的同时还能有效降低发酵过程中糖的消耗。采用消毒后使用氨水进行pH调节，使操作更加简便，节省消毒前调节pH时间，缩短上罐时间；并且所得产品的效价可进一步提高到56～60万u/g。本发明的方法能够有效降低成本，提高产品效益。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明的硫酸粘菌素工业生产发酵流程图。
具体实施方式
以下的实施例便于更好地理解本发明，但并不限定本发明。下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的试验材料，如无特殊说明，均为市售。
本发明的硫酸粘菌素工业生产发酵方法具体为：
（1）首先按重量比例在发酵罐中投入3.5%玉米粉、0.01%～0.02%淀粉酶（邢台市新华酶制剂厂，2000u/g），加水定容至预计体积的60%左右，升温至80-84℃，保温液化15min；然后加入磷酸二氢钾0.028～0.032%、消泡剂（泡敌）0.018～0.022%、大豆蛋白胨0.09～0.11%、花生饼粉2.25～2.30%、硫酸铵1.9～2.0%、七水合硫酸亚铁（工业）0.018～0.022%、大豆油1%和糖化酶0.01%～0.02%（邢台市新华酶制剂厂，50000u/g），加水补充至物料各组分质量百分比之和为100%，降温至60-62℃，保温糖化15min；
（2）之后进行消毒，消毒温度为121℃～123℃，消毒压强为0.10-0.12MPa，保温30min；消毒前不调节pH值，消毒后用氨水调节pH至6.6-6.8；不使用氢氧化钠进行消前pH调节，可减少Na离子的引入，为提取脱钠带来方便，并可以减少消毒操作效率的提高；
（3）开始发酵，发酵条件为：
A、培养温度：0～52小时32.0～33.0℃，52～96小时31.0～32.0℃；
B、罐压：0.01-0.03MPa；
C、通气调节：0～10小时（1：0.4，v/（v·min）），10～77小时（1：0.5，v/（v·min）），77～96小时（1：0.4，v/（v·min））；
D、搅拌转速：0～10小时100rpm，10～94小时110rpm；
E、pH控制：起始通过补氨水调节pH，在pH降至6.0开始通氨水，氨水浓度20%，全程pH控制在5.6～5.8之间；
通过上述对罐压、通气的调节和搅拌转速的控制，使溶氧控制在不低于30%；
F、残糖控制：0～10小时（0.01-0.5）g/100ml，10～20小时（0.5-1.0）g/100ml，21～24小时（1.0-0.2）g/100ml，24～96小时（0.01-0.2）g/100ml，使用50%葡萄糖流加进行控制。此处描述的为糖浓度由低到高再由高转低的，在相对周期内，残糖的变化情况。
（4）发酵结束后放罐，完成硫酸粘菌素的制备。
使用本发明的工艺在原料成本方面比原有配方降低5%左右，产量提升5%，节省糖单耗，简便操作提高生产效率，使糖耗进一步降低，减少氮源用量更为环保，进一步完善工艺提高整体效益5-10%，具体数据参见表1。
表1试验配方数据对比
实施例1
本发明的硫酸粘菌素工业生产发酵方法为：
（1）准备发酵罐：110吨罐，计料体积80m3；
（2）首先按重量比例在发酵罐中投入3.5%玉米粉、0.01%淀粉酶（邢台市新华酶制剂厂，2000u/g），加水定容至预计体积的60%左右，升温至80-84℃，保温液化15min；然后加入磷酸二氢钾0.03%、泡敌0.02%、大豆蛋白胨0.1%、花生饼粉2.3%、硫酸铵1.92%、七水硫酸亚铁（工业）0.02%、大豆油1%和葡萄糖淀粉酶0.01%(邢台市新华酶制剂厂，50000u/g)，加水补充至物料各组分质量百分比之和为100%，降温至60-62℃，保温糖化15min；
（3）进行消毒，消毒温度为121℃～123℃，消毒压强为0.10-0.12MPa，保温30min；消毒前不调节pH值，消毒后pH值为5.45，用氨水调节pH至6.7；
（4）开始发酵，发酵条件为：
A、培养温度：0～52小时32.0～33.0℃，52～94小时31.0～32.0℃；实际培养控制温度为范围值；
B、罐压：0.01-0.03MPa；实际培养控制罐压为范围值；
C、通气调节：0～10小时30～32m3/min，10～77小时38～42m3/min，77～94小时30～32m3/min；实际培养时通气量为范围值；
D、搅拌转速：0～10小时100rpm，10～94小时110rpm；
E、pH控制：起始通过补氨水调节pH，在pH降至6.0开始通氨水，氨水浓度20%，全程pH控制在5.6～5.8之间；
通过上述对罐压、通气的调节和搅拌转速的控制，使溶氧控制在不低于30%；
F、残糖控制：0～10小时（0.01-0.5）g/100ml，10～20小时（0.5-1.0）g/100ml，21～24小时（1.0-0.2）g/100ml，24～96小时（0.01-0.2）g/100ml，使用50%葡萄糖流加进行控制。
（5）发酵结束后放罐，完成硫酸粘菌素的制备，测定硫酸粘菌素效价，为：587900u/ml，氮源总用量7.9%，糖单耗8.3Kg/kb。
实施例2
本发明的硫酸粘菌素工业生产发酵方法为：
（1）准备发酵罐：110吨罐，计料体积80m3；
（2）首先按重量比例在发酵罐中投入3.5%玉米粉、0.02%淀粉酶（邢台市新华酶制剂厂，2000u/g），加水定容至预计体积的60%左右，升温至80-84℃，保温液化15min；然后加入磷酸二氢钾0.03%、泡敌0.022%、大豆蛋白胨0.11%、花生饼粉2.25%、硫酸铵1.90%、七水硫酸亚铁（工业）0.018%、大豆油1%和葡萄糖淀粉酶0.02%(邢台市新华酶制剂厂，50000u/g)，加水补充至物料各组分质量百分比之和为100%，降温至60-62℃，保温糖化15min；
（3）进行消毒，消毒温度为121℃～123℃，消毒压强为0.10-0.12MPa，保温30min；消毒前不调节pH值，消毒后pH值为5.45，用氨水调节pH至6.7；
（4）开始发酵，发酵条件为：
A、培养温度：0～52小时32.0～33.0℃，52～94小时31.0～32.0℃；实际培养控制温度为范围值；
B、罐压：0.01-0.03MPa；实际培养控制罐压为范围值；
C、通气调节：0～10小时30～32m3/min，10～77小时38～42m3/min，77～94小时30～32m3/min；实际培养时通气量为范围值；
D、搅拌转速：0～10小时100rpm，10～94小时110rpm；
E、pH控制：起始通过补氨水调节pH，在pH降至6.0开始通氨水，氨水浓度20%，全程pH控制在5.6～5.8之间；
通过上述对罐压、通气的调节和搅拌转速的控制，使溶氧控制在不低于30%；
F、残糖控制：0～10小时（0.01-0.5）g/100ml，10～20小时（0.5-1.0）g/100ml，21～24小时（1.0-0.2）g/100ml，24～96小时（0.01-0.2）g/100ml，使用50%葡萄糖流加进行控制。
（5）发酵结束后放罐，完成硫酸粘菌素的制备，测定硫酸粘菌素效价，为：601565u/g，氮源总用量7.9%，糖单耗8.0Kg/kb。
实施例3
本发明的硫酸粘菌素工业生产发酵方法为：
（1）准备发酵罐：110吨罐，计料体积80m3；
（2）首先按重量比例在发酵罐中投入3.5%玉米粉、0.01%淀粉酶（邢台市新华酶制剂厂，2000u/g），加水定容至预计体积的60%左右，升温至80-84℃，保温液化15min；然后加入磷酸二氢钾0.03%、泡敌0.018%、大豆蛋白胨0.09%、花生饼粉2.28%、硫酸铵2.0%、七水硫酸亚铁（工业）0.022%、大豆油1%和葡萄糖淀粉酶0.01%(邢台市新华酶制剂厂，50000u/g)，加水补充至物料各组分质量百分比之和为100%，降温至60-62℃，保温糖化15min；
（3）进行消毒，消毒温度为121℃～123℃，消毒压强为0.10-0.12MPa，保温30min；消毒前不调节pH值，消毒后pH值为5.45，用氨水调节pH至6.7；
（4）开始发酵，发酵条件为：
A、培养温度：0～52小时32.0～33.0℃，52～94小时31.0～32.0℃；实际培养控制温度为范围值；
B、罐压：0.01-0.03MPa；实际培养控制罐压为范围值；
C、通气调节：0～10小时30～32m3/min，10～77小时38～42m3/min，77～94小时30～32m3/min；实际培养时通气量为范围值；
D、搅拌转速：0～10小时100rpm，10～94小时110rpm；
E、pH控制：起始通过补氨水调节pH，在pH降至6.0开始通氨水，氨水浓度20%，全程pH控制在5.6～5.8之间；
通过上述对罐压、通气的调节和搅拌转速的控制，使溶氧控制在不低于30%；
F、残糖控制：0～10小时（0.01-0.5）g/100ml，10～20小时（0.5-1.0）g/100ml，21～24小时（1.0-0.2）g/100ml，24～96小时（0.01-0.2）g/100ml，使用50%葡萄糖流加进行控制。
（5）发酵结束后方罐，完成硫酸粘菌素的制备，测定硫酸粘菌素效价，为：569555u/g，氮源总用量7.9%，糖单耗8.6Kg/kb。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种硫酸粘菌素工业生产发酵方法，其特征在于：所述发酵方法中采用玉米粉、花生饼粉和复合酶为主要原料，所述复合酶选用淀粉酶和糖化酶；
作为优选，所述发酵方法中采用的原料由以下质量百分数的各组分组成：3.5%玉米粉、0.01%～0.02%淀粉酶、磷酸二氢钾0.028～0.032%、消泡剂0.018～0.022%、大豆蛋白胨0.09～0.11%、花生饼粉2.25～2.30%、硫酸铵1.9～2.0%、七水合硫酸亚铁0.018～0.022%、大豆油1%和糖化酶0.01%～0.02%，加水补充至各组分之和为100%。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：发酵前所述原料的准备为：在发酵罐中投入3.5%玉米粉、0.01%～0.02%淀粉酶，升温至80-84℃，保温液化；然后加入磷酸二氢钾0.028～0.032%、消泡剂0.018～0.022%、大豆蛋白胨0.09～0.11%、花生饼粉2.25～2.30%、硫酸铵1.9～2.0%、七水合硫酸亚铁0.018～0.022%、大豆油1%和糖化酶0.01%～0.02%，加水补充至各组分之和为100%；上述百分比均为质量百分比；降温至60-62℃，保温糖化。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：在原料的准备步骤后，对原料进行消毒。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：对原料进行消毒后，用氨水调节pH至6.6-6.8。
5.根据权利要求1-4任一所述的方法，其特征在于：所述发酵时的培养温度为：0～52小时32.0～33.0℃，52～96小时31.0～32.0℃。
6.根据权利要求1-4任一所述的方法，其特征在于：所述发酵时的罐压为0.01-0.03MPa。
7.根据权利要求1-4任一所述的方法，其特征在于：所述发酵时的通气调节为：0～10小时：1：0.4，v/（v·min）；10～77小时：1：0.5，v/（v·min），77～96小时：1：0.4，v/（v·min）。
8.根据权利要求1-4任一所述的方法，其特征在于：所述发酵时的转速调节为：0～10小时100rpm，10～94小时110rpm。
9.根据权利要求1-4任一所述的方法，其特征在于：所述发酵时的pH控制为：起始通过补氨水调节pH，在pH降至6.0开始通氨水，氨水浓度20%，全程pH控制在5.6～5.8之间。
10.根据权利要求1-4任一所述的方法，其特征在于：所述发酵时的残糖控制为：0～10小时（0.01-0.5）g/100ml，10～20小时（0.5-1.0）g/100ml，21～24小时（1.0-0.2）g/100ml，24～96小时（0.01-0.2）g/100ml。
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