CN105695527A - 洛伐他汀发酵用培养基及发酵过程中的补料方法 - Google Patents

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王文笙
田晓梅
戴晓艳
闫婷婷
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    • C12P17/00—Preparation of heterocyclic carbon compounds with only O, N, S, Se or Te as ring hetero atoms
    • C12P17/16—Preparation of heterocyclic carbon compounds with only O, N, S, Se or Te as ring hetero atoms containing two or more hetero rings
    • C12P17/162—Heterorings having oxygen atoms as the only ring heteroatoms, e.g. Lasalocid

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Abstract

本发明公开了一种洛伐他汀发酵用培养基及发酵过程中的补料方法，属于生物制药技术领域，培养基包括以下组分：初始葡萄糖0.5-3g/100ml、黄豆饼粉0-4g/100ml、棉籽饼粉2-6g/100ml、玉米浆0.3-1ml/100ml、磷酸二氢钾0.02-0.05g/100ml、消泡剂0.02-0.08ml/100ml；发酵过程中的补料方法，在发酵前期开始进行补加葡萄糖，并开始进行pH自控。本发明采用葡萄糖为碳源，降低了发酵原材料成本；根据葡萄糖的代谢特点，研发了相应的pH自控工艺，解决了葡萄糖极强的代谢抑制作用的问题，提高了发酵水平；现有技术中采用葡萄糖发酵所得菌体成分散的菌丝，采用本发明所得的发酵液，菌体成菌球形态，板框过滤时阻力很小，过滤迅速，滤饼松散、厚实、不粘手，有利于提取工作。

Description

洛伐他汀发酵用培养基及发酵过程中的补料方法
技术领域
本发明属于生物制药技术领域，具体涉及一种洛伐他汀发酵用培养基及发酵过程中的补料方法。
背景技术
洛伐他汀(Lovastatin)属羟甲基戊二酰辅酶A还原酶抑制剂(HMG-CoA-RI)，通过竞争性抑制HMG-CoA还原酶活性，阻断内源胆固醇合成，从而起到调脂降脂作用。洛伐他汀由日本远藤及Albort等人于1979年及1980年首次从土曲霉的发酵液中发现，由美国默克公司(MerckCo)开发，并于1987年通过FDA批准上市，是推向市场的第一个HMG-CoA-RI。从上市以来，洛伐他汀便成为临床治疗和预防高血脂症的首选药物，而且近年又发现了它的很多新药理活性，如抗癌、抗氧化、改善血管内皮细胞功能等，其临床应用还可能扩大。
洛伐他汀分子式：C24H36O5，洛伐他汀结构式：
目前工业上采用微生物发酵法生产洛伐他汀，在现有的发酵技术中，发酵配方不同的碳源对发酵水平的影响很大。目前本公司发酵技术采用乳糖为碳源，虽然发酵水平比较高，但因乳糖的价格很高且在发酵培养基中用量巨大，达到18-20％，在发酵原材料中的成本能占到70％以上，导致成品成本居高不下。随着洛伐他汀原料药价格的进一步下降，该产品已不能满足企业的盈利需求。为了降低成本，寻求其他碳源进行发酵工艺优化，降低发酵成本很有必要。
发明内容
本发明的目的是提供一种洛伐他汀发酵用培养基及发酵过程中的补料方法，以解决上述问题。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
本发明洛伐他汀发酵用培养基，每100ml培养基中含有以下范围值的组份：初始葡萄糖0.5-3g/100ml、黄豆饼粉0-4g/100ml、棉籽饼粉2-6g/100ml、玉米浆0.3-1ml/100ml、磷酸二氢钾0.02-0.05g/100ml、消泡剂0.02-0.08ml/100ml。
洛伐他汀发酵用培养基，每100ml培养基中含有以下范围值的组份：葡萄糖1g/100ml、黄豆饼粉1g/100ml、棉籽饼粉3g/100ml、玉米浆1ml/100ml、磷酸二氢钾0.05g/100ml、消泡剂0.05ml/100ml。
本发明发酵过程中的补料方法，存在于将菌种在权利要求1或2所述的洛伐他汀发酵用培养基上进行发酵培养的过程中，在发酵前期开始进行补加葡萄糖，并开始进行pH自控。
发酵培养基中初始葡萄糖消耗完毕后开始补加约40-60％(G/V)的葡萄糖溶液，补加的速率为初始发酵液体积的0.1-0.3％(V/V)/h。
所述葡萄糖为粉末结晶状纯品或液糖。
待发酵液pH降至5-7时开始进行pH自控。
pH自控所用的物质为氢氧化钠、氨水、有机碱或无机碱中的一种。
所述菌种为土曲霉或红曲霉中的一种。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
(1)本发明洛伐他汀发酵用培养基，采用葡萄糖为碳源，降低了发酵原材料成本；
(2)本发明洛伐他汀发酵过程中的补料方法，根据葡萄糖的代谢特点，研发了相应的pH自控工艺，解决了葡萄糖极强的代谢抑制作用的问题，提高了发酵水平；
(3)现有技术中采用葡萄糖发酵所得菌体成分散的菌丝，采用本发明所得的发酵液，菌体成菌球形态，板框过滤时阻力很小，过滤迅速，滤饼松散、厚实、不粘手，有利于提取工作。
具体实施方式
以下通过具体实施方式的描述对本发明作进一步说明，但这并非是对本发明的限制，本领域技术人员根据本发明的基本思想，可以做出各种修改或改进，但是只要不脱离本发明的基本思想，均在本发明的范围之内。
实施例1
洛伐他汀发酵用培养基，含有以下组份及配比：葡萄糖1g/100ml、黄豆饼粉1g/100ml、棉籽饼粉3g/100ml、玉米浆0.5ml/100ml、磷酸二氢钾0.05g/100ml、消泡剂0.05ml/100ml；利用该发酵培养基发酵生产洛伐他汀的菌种为土曲霉。
将培养好的土曲霉种子接入灭好菌的装有发酵培养基的4吨发酵罐后，料液体积达2m3；开启搅拌60rpm，通气量30m3/h，罐压0.05Mpa；发酵初期菌体生长旺盛，溶氧一直下降，运转至20小时，出现溶氧的迅速反弹，表明此时初始发酵液中的葡萄糖已利用完毕，此时开始补加60％的葡萄糖溶液，补糖速率设置为4L/h，至30小时，pH降至6.0，此时设置用氨水自控pH6.0，发酵188小时，发酵结束，放罐，菌体成球状，发酵液pH为6.0，放罐体积2.3m3，发酵单位11225u/ml，洛伐他汀产量为25.82kg。
按葡萄糖3500元/吨计算，发酵洛伐他汀的原材料成本约为110元/kg。
实施例2
洛伐他汀发酵用培养基，含有以下组份及配比：葡萄糖1g/100ml、黄豆饼粉2g/100ml、棉籽饼粉2g/100ml、玉米浆1ml/100ml、磷酸二氢钾0.04g/100ml、消泡剂0.06ml/100ml；利用该发酵培养基发酵生产洛伐他汀的菌种为土曲霉。
将培养好的土曲霉种子接入灭好菌的装有发酵培养基的4吨发酵罐后，料液体积达2m3；开启搅拌60rpm，通气量30m3/h，罐压0.05Mpa；发酵初期菌体生长旺盛，溶氧一直下降，运转至21小时，出现溶氧的迅速反弹，表明此时初始发酵液中的葡萄糖已利用完毕，此时开始补加55％的葡萄糖溶液，补糖速率设置为4L/h，至37小时，pH降至6.5，此时设置用氢氧化钠自控pH6.5，发酵190小时，发酵结束，放罐，菌体成球状，发酵液pH为6.5，放罐体积2.4m3，发酵单位10376u/ml，洛伐他汀产量为24.90kg。
按葡萄糖3500元/吨计算，发酵洛伐他汀的原材料成本约为115元/kg。
对比例1
洛伐他汀发酵用培养基，含有以下组份及配比：葡萄糖1g/100ml、棉籽饼粉4g/100ml、玉米浆0.5ml/100ml、磷酸二氢钾0.05g/100ml、消泡剂0.05ml/100ml；利用该发酵培养基发酵生产洛伐他汀的菌种为土曲霉。
将培养好的土曲霉种子接入灭好菌的装有发酵培养基的4吨发酵罐后，料液体积达2m3；开启搅拌60rpm，通气量30m3/h，罐压0.05Mpa；发酵初期菌体生长旺盛，溶氧一直下降，运转至22小时，出现溶氧的迅速反弹，表明此时初始发酵液中的葡萄糖已利用完毕，此时开始补加50％的葡萄糖溶液，补糖速率设置为5L/h，至140小时，将补糖速率降至4L/h，至188小时发酵结束，放罐，菌体成球状，发酵液pH为4.88，放罐体积2.3m3，发酵单位8066u/ml，洛伐他汀产量为18.55kg。
按葡萄糖3500元/吨计算，发酵洛伐他汀的原材料成本约为154元/kg。
对比例2
发酵培养基中碳源成分为乳糖，含量为20％，其他成分与实施例1相同，批式发酵。初始料液体积2m3，发酵约236小时，发酵结束，放罐体积1.5m3，发酵单位达18500u/ml，洛伐他汀产量为27.75kg。
按乳糖17500元/吨计算，发酵洛伐他汀的原材料成本约为422元/kg。
对比例3
发酵培养基中碳源成分为葡萄糖，含量为18％，其他成分与实施例1相同，批式发酵。初始料液体积2m3，发酵约212小时，发酵结束，放罐体积1.5m3，菌体呈发散的菌丝状，发酵液比较粘稠，发酵单位3500u/ml，洛伐他汀产量为5.25kg。
按葡萄糖3500元/吨计算，发酵洛伐他汀的原材料成本约为545元/kg。
实施例1和2均采用本发明的培养基，葡萄糖采取流加补料的方式，并进行pH的自控，对比例1采用本发明的培养基，葡萄糖采取流加补料的方式，但不进行pH的自控，对比例2以乳糖为碳源，且不采取流加方式补料，对比例3采用葡萄糖为碳源，但不采取流加方式补料，通过是实施例与对比例的对比结果可以看出：采用本发明的培养基，采取流加补料的方式，并进行pH的自控，虽然发酵单位比采用乳糖要低一些，但解决了葡萄糖极强的代谢抑制作用的问题，比葡萄糖批式发酵工艺提高了发酵水平，大大降低了发酵原料的成本。

Claims (8)

1.一种洛伐他汀发酵用培养基，其特征在于，每100ml培养基中含有以下范围值的组份：初始葡萄糖0.5-3g/100ml、黄豆饼粉0-4g/100ml、棉籽饼粉2-6g/100ml、玉米浆0.3-1ml/100ml、磷酸二氢钾0.02-0.05g/100ml、消泡剂0.02-0.08ml/100ml。
2.根据权利要求1所述的洛伐他汀发酵用培养基，其特征在于，每100ml培养基中含有以下范围值的组份：葡萄糖1g/100ml、黄豆饼粉1g/100ml、棉籽饼粉3g/100ml、玉米浆1ml/100ml、磷酸二氢钾0.05g/100ml、消泡剂0.05ml/100ml。
3.一种洛伐他汀发酵过程中的补料方法，其特征在于，存在于将菌种在权利要求1或2所述的洛伐他汀发酵用培养基上进行发酵培养的过程中，在发酵前期开始进行补加葡萄糖，并开始进行pH自控。
4.根据权利要求3所述洛伐他汀发酵过程中的补料方法，其特征在于，发酵培养基中初始葡萄糖消耗完毕后开始补加约40-60％(G/V)的葡萄糖溶液，补加的速率为初始发酵液体积的0.1-0.3％(V/V)/h。
5.根据权利要求3或4所述的洛伐他汀发酵过程中的补料方法，其特征在于，所述葡萄糖为粉末结晶状纯品或液糖。
6.根据权利要求3所述洛伐他汀发酵过程中的补料方法，其特征在于，待发酵液pH降至5-7时开始进行pH自控。
7.根据权利要求3或6所述洛伐他汀发酵过程中的补料方法，其特征在于，pH自控所用的物质为氢氧化钠、氨水、有机碱或无机碱中的一种。
8.根据权利要求3所述洛伐他汀发酵过程中的补料方法，其特征在于，所述菌种为土曲霉或红曲霉中的一种。
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