CN107904273A - 泰万菌素发酵过程中提高泰乐菌素转化率的生产工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及泰万菌素的发酵，具体公开了一种泰万菌素发酵过程中提高泰乐菌素转化率的生产工艺，该生产工艺包括种子培养步骤，发酵步骤和后处理步骤；所述发酵步骤包括：步骤A、初级代谢菌体生产：培养泰乐菌丝生长；步骤B、次级代谢菌素生产：当发酵液因碳源代谢加速，pH下降，补入底物泰乐菌素溶液；步骤C、补入底物泰乐菌素溶液后，pH开始升高，通过补入葡萄糖溶液，调节发酵过程pH，使其控制在7.05‑7.10。本发明的生产工艺可以将泰乐菌素的转化率提高至96‑98％，为降低成品生产成本奠定了基础，同时降低了提取污水的处理难度。

Description

泰万菌素发酵过程中提高泰乐菌素转化率的生产工艺
技术领域
本发明涉及泰万菌素的发酵，尤其涉及一种泰万菌素发酵过程中提高泰乐菌素转化率的生产工艺。
背景技术
泰万菌素是一种新型高效大环内酯类抗生素，是在泰乐菌素基础上经生物发酵半合成得到，是泰乐菌素的第三代升级产品，是动物专用药物，其特点是抗菌谱广、抗菌活性高，不易产生耐药性，同时具有抗支原体活性及抑制蓝耳病毒复制的能力。随着国际药品形势和我国兽药法规的变化，国际国内均在限制和禁止人用药在动保行业的使用，尤其是欧盟和美国出台了限制和禁止的相关政策。近期我国相继出台了多个政策性公告和通知，限制和禁止部分人兽共用抗生素的使用。由于泰万菌素是动物专用药品，并且具有安全、高效、低残留、不易产生耐药性的特点。根据产品本身的培育和发展，预计作为限制、禁止类产品的替代和补充，其市场前景广阔、生命周期可期，同时也将是政策鼓励发展的重点产品。
泰万菌素及替米考星均为泰乐菌素的升级换代产品，都是在泰乐菌素的基础上改造而成，二者都是泰乐菌素的衍生物，生产过程中都需要使用泰乐菌素，故泰乐菌素转化率的高低决定着泰万菌素的生产经济性，即转化率越高，泰乐菌素利用率越高，生产成本越低，反之亦然。故如何提高转化率则比较关键。
在泰万菌素的后处理工艺中，其主要提取方法有二次结晶法、盐析法和有机溶媒萃取法、，然而，这些方法均存在一些技术缺陷，二次结晶法和盐析法：这两种方法是目前提取泰万菌素采用比较多的方法，不过这两种工艺在提取过程中，结晶效果较差，晶体细碎，因而影响了泰万菌素的收率，另外在提取的过程中，容易产生较多的杂质，导致成品质量低，杂质超标，溶解性不合格等；进一步影响泰万菌素的收率，增加生产成本。萃取法是采用有机溶媒作为萃取剂进行提取，该工艺生产过程中容易出现乳化现象；而且操作毒性大，容易对环境产生污染；收率低，生产成本较高，不利于规模化大生产。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺陷，提供一种泰万菌素发酵过程中提高泰乐菌素转化率的生产工艺，该生产工艺在保证目标产物质量的前提下，实现了泰乐菌素转化率的提高，以及泰万菌素的收率。
本发明的技术方案为：一种泰万菌素发酵过程中提高泰乐菌素转化率的生产工艺，包括发酵步骤，所述发酵步骤包括以下步骤：
步骤A、初级代谢菌体生产：培养泰乐菌丝生长；
步骤B、次级代谢菌素生产：当发酵液因碳源代谢加速，pH下降，补入底物泰乐菌素溶液；
步骤C、补入底物泰乐菌素溶液后，pH升高，通过补入葡萄糖溶液，调节发酵过程pH，使其控制在7.05-7.10。
进一步地，本发明提供的泰万菌素发酵过程中提高泰乐菌素转化率的生产工艺，还包括在发酵步骤前还包括种子培养步骤，发酵步骤后还包括后处理步骤：
所述种子培养步骤为：将种子冻存液注入种子摇瓶中培养种子，并在种子罐中进行扩大培养；
所述后处理步骤包括：
(1)、酸化；
(2)、板框过滤、复滤；
(3)、结晶；
(4)、水洗、结晶溶解成盐、喷雾干燥和混粉。
进一步地，步骤A中，所述泰乐菌丝的生长温度控制在29-31℃，提供较多的具有碳源及氮源的营养。
本发明所述步骤A中，发酵液pH先降低，后升高，然后再下降。
进一步地，所述步骤B，发酵液pH开始下降，当发酵液pH下降至7.0开始补入无菌的泰乐菌素溶液。
补底物后，发酵液pH会继续下降，当下降至6.7左右，发酵液pH会升高，传统工艺发酵液pH升高至7.3后开始补入葡萄糖，通过葡萄糖代谢产酸的特性将发酵液pH控制在7.25-7.3，然而传统的工艺pH控制较高，补充葡萄糖量少，容易造成发酵液中碳源不足。
进一步地，本发明的生产工艺的步骤C中，补入底物泰乐菌素溶液后，发酵液pH开始下降，后升高至7.10时开始补入葡萄糖。
更进一步地，步骤C中，在发酵液pH升高至7.10时开始补入葡萄糖，所述补入的葡萄糖将发酵液pH控制在7.06-7.09，即增加葡萄糖补入量，提高菌体活力、延缓菌体衰老，提高泰乐菌素的转化率。
进一步地，步骤B中，补入底物泰乐菌素溶液前，发酵液温度为29-31℃，补入底物泰乐菌素溶液后发酵液温度为27-29℃。通过试验来看，通过控制发酵过程中的温度，大大提高了有效成分的含量，成品经过加速试验，稳定性与该工艺实施前一致，但有效成分提高了4.76％以上。
本发明的工艺，将泰乐菌素的转化率92-94％提高至96-98％，且对成品质量无影响。
更进一步地，所述后处理过程为：
(1)、酸化：采用乙酸将发酵过程所得发酵液pH值调至4.6-5.0，静置20-30min，继续加入乙酸，将pH调至2.0-2.5，静置30-45min，再用氢氧化钠回调至4.0-4.5，静置45-60min；
(2)、板框过滤、复滤：对步骤(1)所得发酵液升温至32-38℃，进行板框过滤，所得滤液降温至25-30℃，进行纳滤，得纳滤液；
(3)、结晶：将所述纳滤液降温至20-25℃，调节pH值至8.5-9.5，析出固态泰万菌素，培养晶体，培养时间2-3h；
(4)、水洗、结晶溶解成盐、喷雾干燥和混粉。
更进一步地，所述板框过滤所用滤布为绦纶或丙纶，所述纳膜的孔径为1-2nm。
更进一步地，所述板框过滤所得滤液降温后，先经碳酸氢盐调节pH至6-7后，再进行纳滤。
更进一步地，所述步骤(3)中，调节pH时控制搅拌速度为15-20r/min。
本发明在泰万菌素发酵过程中，发现温度对发酵液中泰万菌素的含量影响较大，最终确认在27-29℃时，发酵液中泰万菌素含量高，同时，本发明在后处理步骤中，通过酸化、板框过滤、复滤及结晶等步骤，对发酵液中的一些杂质进行拦截，提高泰万菌素的纯度和收率，为成品质量提升奠定了基础。
本发明的生产工艺将泰乐菌素的转化率由92-94％提高至96-98％，本发明的生产工艺降低成品生产成本奠定了基础，同时降低了提取污水的处理难度。
具体实施方式
本发明的泰万菌素发酵过程中，当发酵液因碳源代谢加速，pH下降，补入底物后，发酵液pH会继续下降，当下降至6.7左右，发酵液pH会升高，传统工艺发酵液pH升高至7.3后开始补入葡萄糖，通过葡萄糖代谢产酸的特性将发酵液pH控制在7.25-7.3，然而传统的工艺pH控制较高，补充葡萄糖量少，容易造成发酵液中碳源不足。
本发明在补入底物泰乐菌素溶液后，pH升高时，通过选择合适的pH条件下补入葡萄糖溶液，调节发酵过程pH，使其pH控制在7.05-7.10，可以提高泰乐菌素的转化率。
本发明在发酵过程中通过严格控制发酵液温度提高泰乐菌素的转化率和泰万菌素的收率，如补入底物泰乐菌素溶液前，发酵液温度为29-31℃，补入底物泰乐菌素溶液后发酵液温度为27-29℃。
实施例1
一种泰万菌素发酵过程中提高泰乐菌素转化率的生产工艺，包括以下步骤：
步骤一、种子培养步骤，将种子冻存液注入种子摇瓶中培养种子，并在种子罐中进行扩大培养；
步骤二、发酵步骤，包括：
步骤A、初级代谢菌体生产：培养泰乐菌丝生长，泰乐菌丝的生长温度控制在30℃，提供较多的具有碳源及氮源的营养；在此过程中发酵液pH先降低，后升高，然后再下降；
步骤B、次级代谢菌素生产：当发酵液因碳源代谢加速，发酵液pH开始下降，当发酵液pH下降至7.0开始补入无菌的泰乐菌素溶液；
其中，补入底物泰乐菌素溶液前，发酵液温度为31℃，补入底物泰乐菌素溶液后发酵液温度为29℃。
步骤C、补入底物泰乐菌素溶液后，pH开始下降，后升高至7.10时，通过补入葡萄糖溶液，调节发酵过程pH，使其控制在7.05-7.10。
步骤三、后处理步骤，包括：
(1)、酸化：采用乙酸将发酵过程所得发酵液pH值调至4.8，静置25min，继续加入乙酸，将pH调至2.3，静置40min，再用氢氧化钠回调至4.2，静置50min；
(2)、板框过滤、复滤：对步骤(1)所得发酵液升温至37℃，进行板框过滤，板框过滤所用滤布为绦纶，所得滤液降温至26℃，经碳酸氢钠调节pH至6.5后，进行纳滤，得纳滤液，其中纳膜的孔径为1nm；
(3)、结晶：将所述纳滤液降温至22℃，控制搅拌速度为18r/min，调节pH值至9.2，析出固态泰万菌素，培养晶体，培养时间2.5h；
(4)、水洗、结晶溶解成盐、喷雾干燥、混粉；
(5)、包装入库：进行内包装、外包装后入库。
实施例2
一种泰万菌素发酵过程中提高泰乐菌素转化率的生产工艺，包括以下步骤：
步骤一、种子培养步骤，将种子冻存液注入种子摇瓶中培养种子，并在种子罐中进行扩大培养；
步骤二、发酵步骤，包括：
步骤A、初级代谢菌体生产：培养泰乐菌丝生长，泰乐菌丝的生长温度控制在29℃，提供较多的具有碳源及氮源的营养；在此过程中发酵液pH先降低，后升高，然后再下降；
步骤B、次级代谢菌素生产：当发酵液因碳源代谢加速，发酵液pH开始下降，当发酵液pH下降至7.0开始补入无菌的泰乐菌素溶液；
其中，补入底物泰乐菌素溶液前，发酵液温度为29℃，补入底物泰乐菌素溶液后发酵液温度为27℃。
步骤C、补入底物泰乐菌素溶液后，pH开始下降，后升高至7.10时，通过补入葡萄糖溶液，调节发酵过程pH，使其控制在7.05-7.10。
步骤三、后处理步骤，包括：
(1)、酸化：采用乙酸将发酵过程所得发酵液pH值调至4.6，静置20min，继续加入乙酸，将pH调至2.0，静置45min，再用氢氧化钠回调至4.0，静置45min；
(2)、板框过滤、复滤：对步骤(1)所得发酵液升温至32℃，进行板框过滤，板框过滤所用滤布为丙纶，所得滤液降温至25℃，经碳酸氢钠调节pH至6.0后，进行纳滤，得纳滤液，其中纳膜的孔径为2nm；
(3)、结晶：将所述纳滤液降温至20℃，控制搅拌速度为15r/min，调节pH值至8.5，析出固态泰万菌素，培养晶体，培养时间2h；
(4)、水洗、结晶溶解成盐、喷雾干燥、混粉；
(5)、包装入库：进行内包装、外包装后入库。
实施例3
一种泰万菌素发酵过程中提高泰乐菌素转化率的生产工艺，包括以下步骤：
步骤一、种子培养步骤，将种子冻存液注入种子摇瓶中培养种子，并在种子罐中进行扩大培养；
步骤二、发酵步骤，包括：
步骤A、初级代谢菌体生产：培养泰乐菌丝生长，泰乐菌丝的生长温度控制在31℃，提供较多的具有碳源及氮源的营养；在此过程中发酵液pH先降低，后升高，然后再下降；
步骤B、次级代谢菌素生产：当发酵液因碳源代谢加速，发酵液pH开始下降，当发酵液pH下降至7.0开始补入无菌的泰乐菌素溶液；
其中，补入底物泰乐菌素溶液前，发酵液温度为30℃，补入底物泰乐菌素溶液后发酵液温度为28℃。
步骤C、补入底物泰乐菌素溶液后，pH开始下降，后升高至7.10时，通过补入葡萄糖溶液，调节发酵过程pH，使其控制在7.05-7.10。
步骤三、后处理步骤，包括：
(1)、酸化：采用乙酸将发酵过程所得发酵液pH值调至5.0，静置30min，继续加入乙酸，将pH调至2.5，静置30min，再用氢氧化钠回调至4.5，静置60min；
(2)、板框过滤、复滤：对步骤(1)所得发酵液升温至38℃，进行板框过滤，板框过滤所用滤布为绦纶，所得滤液降温至30℃，经碳酸氢钠调节pH至7.0后，进行纳滤，得纳滤液，其中纳膜的孔径为1nm；
(3)、结晶：将所述纳滤液降温至25℃，控制搅拌速度为20r/min，调节pH值至9.5，析出固态泰万菌素，培养晶体，培养时间3h；
(4)、水洗、结晶溶解成盐、喷雾干燥、混粉；
(5)、包装入库：进行内包装、外包装后入库。
实施例4
本实施例在步骤二的步骤C中，在补入底物泰乐菌素溶液后，pH开始下降，后升高至7.30时，通过补入葡萄糖溶液，调节发酵过程pH，使其控制在7.25-7.30。其余步骤同实施例1。
实施例5
本实施例在步骤二的步骤B中，补入底物泰乐菌素溶液前，控制发酵液温度为31℃，补入底物泰乐菌素溶液后发酵液温度为31℃。其余步骤同实施例1。
实施例6
本实施例步骤三的(1)酸化步骤为：采用乙酸将发酵过程所得发酵液pH值调至4.8，静置25min，继续加入乙酸，将pH调至2.3，静置90min。其余同实施例1
实施例7
本实施例步骤三的(1)酸化步骤为：采用乙酸将发酵过程所得发酵液pH值调至2.3，静置60min，再用氢氧化钠回调至4.2，静置50min。其余同实施例1
实施例1-7中，泰乐菌素的转化率以及泰万菌素的收率见表1。
表1
结合实施例1-7的生产工艺，从表1中可以看出，在泰万菌素发酵过程中，发酵过程中的温度和pH值对泰乐菌素的转化率以及泰万菌素的总收率影响较大，同时后处理步骤中的酸化、板框过滤、复滤及结晶等步骤，对泰万菌素的纯度和收率，也有着明显的影响，本发明的生产工艺有效地提高了泰乐菌素的转化率，以及最终泰万菌素的收率，提高了泰万菌素的质量，降低了生产的成本。
上述详细说明是针对本发明其中之一可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种泰万菌素发酵过程中提高泰乐菌素转化率的生产工艺，包括发酵步骤，其特征在于，所述发酵步骤包括以下步骤：
步骤A、初级代谢菌体生产：培养泰乐菌丝生长；
步骤B、次级代谢菌素生产：当发酵液pH下降，补入底物泰乐菌素溶液；
步骤C、补入底物泰乐菌素溶液后，pH升高后，通过补入葡萄糖溶液，调节发酵过程pH，使其控制在7.05-7.10。
2.根据权利要求1所述的生产工艺，其特征在于，所述生产工艺在发酵步骤前还包括种子培养步骤，发酵步骤后还包括后处理步骤：
所述种子培养步骤为：将种子冻存液注入种子摇瓶中培养种子，并在种子罐中进行扩大培养；
所述后处理步骤包括：
(1)、酸化；
(2)、板框过滤、复滤；
(3)、结晶；
(4)、水洗、结晶溶解成盐、喷雾干燥和混粉。
3.根据权利要求1所述的生产工艺，其特征在于，步骤A中，所述泰乐菌丝的生长温度控制在29-31℃。
4.根据权利要求1所述的生产工艺，其特征在于，步骤B中发酵液pH开始下降，当发酵液pH下降至7.0开始补入无菌的泰乐菌素溶液。
5.根据权利要求1所述的生产工艺，其特征在于，步骤C补入底物泰乐菌素溶液后，发酵液pH开始下降，后升高至7.10时开始补入葡萄糖。
6.根据权利要求5所述的生产工艺，其特征在于，步骤C中，在发酵液pH升高至7.10时开始补入葡萄糖，所述补入的葡萄糖将发酵液pH控制在7.06-7.09。
7.根据权利要求1所述的生产工艺，其特征在于，步骤B中，补入底物泰乐菌素溶液前，将发酵液温度控制在29-31℃，补入底物泰乐菌素溶液后将发酵液温度控制在27-29℃。
8.根据权利要求1-7任一项所述的生产工艺，其特征在于，所述步骤三包括：
(1)、酸化：采用乙酸将发酵过程所得发酵液pH值调至4.6-5.0，静置20-30min，继续加入乙酸，将pH调至2.0-2.5，静置30-45min，再用氢氧化钠回调至4.0-4.5，静置45-60min；
(2)、板框过滤、复滤：对步骤(1)所得发酵液升温至32-38℃，进行板框过滤，所得滤液降温至25-30℃，进行纳滤，得纳滤液；
(3)、结晶：将所述纳滤液降温至20-25℃，调节pH值至8.5-9.5，析出固态泰万菌素，培养晶体，培养时间2-3h；
(4)、水洗、结晶溶解成盐、喷雾干燥和混粉。
9.根据权利要求8所述的生产工艺，其特征在于，所述板框过滤所得滤液降温后，先经碳酸氢盐调节pH至6-7后，再进行纳滤。
10.根据权利要求8所述的生产工艺，其特征在于，所述步骤(3)中，调节pH时控制搅拌速度为15-20r/min。
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