CN109517865A - 一种利用气升式环流反应器发酵生产阿维菌素的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于微生物发酵技术领域，尤其涉及到一种利用气升式环流反应器分批补料发酵生产阿维菌素的方法。其包含以下步骤：将阿维链霉菌接种至斜面培养基培养，取孢子斜面，制备成孢子悬浮液；将孢子菌悬液接种到种子培养基，培养至对数生长期；将培养至对数生长期的阿维链霉菌孢子菌悬液移种至装有发酵培养基的气升式环流反应器中进行发酵培养，发酵中后期分批添加补料培养基。本发明采用气升式环流反应器作为发酵容器，且优化了分批补料的工艺和补料培养基的组成，有效降低了发酵培养过程中的染菌率，显著增加了发酵液中阿维菌素的效价。

Description

一种利用气升式环流反应器发酵生产阿维菌素的方法
技术领域
本发明属于微生物发酵技术领域，尤其涉及到一种利用气升式环流反应器分批补料发酵生产阿维菌素的方法。
背景技术
阿维菌素Avermectins是具有杀虫、杀螨、杀线虫活性的一簇结构相似的十六元大环内酯类抗生素，由链霉菌中灰色链霉菌Streptomyces avermitilis发酵产生。天然阿维菌素含有结构相近的8个同系物组分，主要4种有A1a、A2a、B1a和B2a，其总含量≥80％；对应的4个比例较小的同系物是A1b、A2b、B1b和B2b，其总含量≤20％。阿维菌素广泛应用于农业，是一种常见的农药品种，作为杀虫剂，用于防治十字花科小菜蛾、棉铃虫、螨类、菜青虫等。
目前发酵生产阿维菌素使用的发酵设备是通用搅拌式发酵罐，发酵方式是连续发酵，即一次性投入所有的基础料，基础料里主要是高浓度的玉米淀粉、黄豆饼粉和酵母粉，中途不再加入物料，直到放罐，但是由于为了追求高产量和低成本，一般基础料里面淀粉、黄豆饼粉和酵母粉加入过多，造成料液粘稠，尤其是在发酵前期，会造成培养基溶氧效果较差。因此，必须增加搅拌转速和通气量，配备能提供高速搅拌的电机和搅拌设备，但是后期不需要较高的溶氧，电机和搅拌可以停止，整个发酵过程只有短时间用到比较高速的搅拌和电机，造成能源的浪费，设备利用率不高。后期为了防止液位过高，在分批发酵时发酵利用系数较低，放罐系数低于70％，使整体发酵罐设备利用率较低。
现有的生产企业普遍采用通用搅拌式发酵罐生产阿维菌素，发酵水平偏低，产量不高，生产成本较高。因此需开发新的阿维菌素发酵生产技术。应用气升式环流反应器分批补料发酵生产阿维菌素不仅节约能源消耗，提高发酵水平，降低生产成本，而且减少生产过程中产生的三废，具有良好的经济、社会和环保效益。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种利用气升式环流反应器发酵生产阿维菌素的方法，该方法利用气升式环流反应器，对常规的分批补料工艺进行了优化。本发明提供的发酵生产阿维菌素的方法工艺简单，有效降低了发酵过程中的能源消耗和染菌率，且使得阿维菌素的发酵效价得到明显提升，极大的降低了生产成本。
如本文所用，除非特别指出，则“约”是指±10％范围内。
具体而言，本发明中利用气升式环流反应器发酵生产阿维菌素的方法，包括以下步骤：
步骤1，将阿维链霉菌接种至斜面培养基培养，取孢子斜面，制备成孢子悬浮液；
步骤2，将步骤1中得到的阿维链霉菌孢子菌悬液接种到种子培养基，培养至对数生长期；
步骤3，将步骤2中培养至对数生长期的阿维链霉菌孢子菌悬液移种至发酵培养基进行发酵培养；
进一步的，所述斜面培养基包含葡萄糖、琼脂粉、牛肉膏和磷酸二氢钾；
进一步的，斜面培养基包含5-50g/L葡萄糖、5-50g/L琼脂粉、5-50g/L牛肉膏和0.1-2g/L磷酸二氢钾；优选的，所述斜面培养基包含5-30g/L葡萄糖、5-30g/L琼脂粉、5-30g/L牛肉膏和0.1-1g/L磷酸二氢钾；更优选的，所述斜面培养基包含15-30g/L葡萄糖、15-30g/L琼脂粉、5-10g/L牛肉膏和0.5-1g/L磷酸二氢钾；
进一步的，所述斜面培养基的pH为6.0-8.0；优选为6.5-8.0；优选为6.5-7.5；优选为7-7.5；更优选为7-7.2；
进一步的，所述斜面培养基的灭菌条件为115-125℃，20-35min，灭菌压力为0.05-0.3Mpa；优选为115-121℃，20-30min，灭菌压力为0.05-0.2Mpa；更优选为121℃，30min，灭菌压力为0.15Mpa；
进一步的，所述种子培养基包含玉米淀粉、黄豆饼粉、酵母粉、花生粉和消泡剂；
进一步的，所述种子培养基包含10-90g/L玉米淀粉、5-50g/L黄豆饼粉、5-50g/L酵母粉、5-50g/L花生粉、0.1-20g/L消泡剂；优选的，所述种子培养基包含20-70g/L玉米淀粉、5-30g/L黄豆饼粉、5-30g/L酵母粉、5-30g/L花生粉、0.1-10g/L消泡剂；优选的，所述种子培养基包含10-40g/L玉米淀粉、10-40g/L黄豆饼粉、10-40g/L酵母粉、10-30g/L花生粉、0.1-5g/L消泡剂；更优选的，所述种子培养基包含20-30g/L玉米淀粉、20-30g/L黄豆饼粉、20-30g/L酵母粉、10-20g/L花生粉、0.1-5g/L消泡剂；
进一步的，所述种子培养基的pH为6.0-8.0；优选为6.5-8.0；优选为6.5-7.5；优选为7-7.5；更优选为7-7.2；
进一步的，所述种子培养基的灭菌条件为115-125℃，20-35min，灭菌压力为0.05-0.3Mpa；优选为115-121℃，20-30min，灭菌压力为0.05-0.2Mpa；更优选为121℃，30min，灭菌压力为0.15Mpa；
进一步的，所述发酵培养基包含玉米淀粉、黄豆饼粉、酵母粉、硫酸铵、碳酸钙和消泡剂；
进一步的，所述发酵培养基包含50-200g/L玉米淀粉、5-100g/L黄豆饼粉、5-50g/L酵母粉、0.01-10g/L硫酸铵、0.5-10g/L碳酸钙和0.1-10g/L消泡剂；优选的，所述发酵培养基包含50-150g/L玉米淀粉、10-50g/L黄豆饼粉、5-30g/L酵母粉、0.02-5g/L硫酸铵、0.5-5g/L碳酸钙和0.1-5g/L消泡剂；更优选的，所述发酵培养基包含80-130g/L玉米淀粉、20-40g/L黄豆饼粉、5-15g/L酵母粉、0.01-0.5g/L硫酸铵、0.5-3g/L碳酸钙和0.1-3g/L消泡剂；
进一步的，所述发酵培养基的pH为6.0-8.0；优选为6.5-8.0；优选为6.5-7.5；优选为7-7.5；更优选为7-7.2；
进一步的，所述发酵培养基的灭菌条件为125-145℃，维持8-25min，灭菌压力为0.3-0.7Mpa；优选为125-135℃，10-20min，灭菌压力为0.4-0.6Mpa；更优选为130℃，15min，灭菌压力为0.5Mpa；
进一步的，所述步骤3中发酵培养的反应器为气升式环流反应器；
进一步的，所述发酵培养的发酵方式为分批补料发酵；
进一步的，所述分批补料的方式为：发酵进行到120-170h、190-220h和240-290h时，分别加入补料培养基；
进一步的，所述分批补料的方式为：发酵进行到120-170h，总糖低于50g/L，还原糖低于15g/L时；发酵进行到190-220h，总糖低于55g/L，还原糖低于20g/L时；发酵进行到240-290h，总糖低于60g/L，还原糖低于20g/L时；分别加入补料培养基；优选为，发酵进行到130-160h，总糖低于50g/L，还原糖低于15g/L时；发酵进行到190-210h，总糖低于55g/L，还原糖低于20g/L时；发酵进行到250-280h，总糖低于60g/L，还原糖低于20g/L时；分别加入补料培养基；
进一步的，加入补料培养基后，调节发酵培养基的pH在6.0-8.0范围内；
进一步的，可以采用碳酸钠和氢氧化钠调节发酵培养基的pH；
进一步的，所述补料培养基包含玉米淀粉、消泡剂、碳酸钙和淀粉酶；
进一步的，所述淀粉酶为α-淀粉酶；
进一步的，所述补料培养基包含100-500g/L玉米淀粉、0.2-1g/L消泡剂、0.2-5g/L碳酸钙和0.1-1g/L淀粉酶；优选为，100-400g/L的玉米淀粉、0.2-0.8g/L消泡剂、0.2-1g/L碳酸钙和0.1-0.5g/L淀粉酶；更优选为，100-300g/L玉米淀粉、0.2-0.5g/L消泡剂、0.2-1g/L碳酸钙和0.1-0.5g/L淀粉酶；
进一步的，所述补料培养基(不含淀粉酶，淀粉酶在补料培养基的其他成分灭菌后，温度降至室温时加入)的灭菌条件为115-125℃，20-35min，灭菌压力为0.05-0.3Mpa；优选为115-121℃，20-30min，灭菌压力为0.05-0.2Mpa；更优选为121℃，30min，灭菌压力为0.15Mpa；
进一步的，所述斜面培养的具体步骤为：使用无菌接种针挖取砂土接种到斜面培养基上培养7-12天，培养条件为：温度25-32℃，湿度30-70％，向培养成熟的孢子斜面注入无菌水，然后刮下大量孢子，制备成孢子悬液；
进一步的，所述种子培养的具体步骤为：采用血球计数板计算孢子悬浮液中孢子的数量，然后将孢子悬浮液接种至种子培养基中，使每毫升种子培养基的孢子数量为2×107-4×109个，通气量40-100N m3/min，罐压为0.03-0.06Mpa，温度25-32℃，溶氧20-50％，进行种子培养40-65h，培养过程中pH控制在6.0-7.5之间，当菌浓不小于20％时，即可进行移种至盛装有发酵培养基的气升式环流反应器中；
进一步的，所述发酵培养的具体步骤为：将培养好的种子液按照发酵培养基体积的8％-15％进行移种，然后发酵培养，培养条件为：罐压为0.03-0.06Mpa，温度25-32℃，溶氧20-50％，培养过程中pH控制在6.0-7.5之间，通气量控制为：0-20h，控制通气量为150-250N m3/min；20-100h，控制通气量为200-300N m3/min；100-150h，控制通气量为150-250Nm3/min；150-300h，控制通气量为100-200N m3/min；发酵过程中分批补料；
进一步的，本发明的补料于发酵中后期进行，即发酵周期进行到120-300h时，每隔12h测试反应器中发酵培养基的总糖和还原糖，当发酵进行到120-170h，反应器内总糖低于50g/L，还原糖低于15g/L时，按照100-500g/L玉米淀粉、0.2-1g/L消泡剂、0.2-5g/L碳酸钙和0.1-0.5g/L淀粉酶的添加量，向反应器内加入补料培养基；发酵进行到190-220h，总糖低于55g/L，还原糖低于20g/L时，按照100-500g/L玉米淀粉、0.2-1g/L消泡剂、0.2-5g/L碳酸钙和0.1-0.5g/L淀粉酶的添加量，向反应器发酵培养基中加入补料培养基；发酵进行到240-290h，总糖低于60g/L，还原糖低于20g/L时，按照100-500g/L玉米淀粉、0.2-1g/L消泡剂、0.2-5g/L碳酸钙和0.1-0.5g/L淀粉酶的添加量，向反应器发酵培养基中加入补料培养基，发酵进行到300h时放罐，测定发酵液中阿维菌素的效价、发酵液过滤值和发酵滤液COD值；
进一步的，以上所述消泡剂为可用于发酵工艺中的油性消泡剂、有机硅消泡剂或复合油类消泡剂，优选为乳化硅油、有机硅或聚醚；
进一步的，所述气升式环流反应器的底部是环状空气分布器，空气分布器呈喷旋状分布，每一个喷射器顶部带有喷嘴，无菌空气通过分布器高速喷入发酵液中，空气与发酵液充分混匀将发酵液乳化，乳化后的发酵液通过位于底部的上升筒到中央的导流筒，与氧气充分混匀的发酵液通过空气向上的动力，在导流筒内外形成循环，导流筒内部是上升区，外部是下降区，使空气在整个反应器中分布均匀。
相对于现有技术，本发明的有益效果是：
(1)本发明采用气升式环流反应器作为发酵培养的反应容器，保证了无菌空气在整个反应器内部均匀分布，氧气和营养传递效率得到显著提升，与通用搅拌式发酵罐相比，减少了对菌丝的机械伤害，显著降低了发酵过程中的染菌率。
(2)本发明采用分批补料的工艺，且优化了补料培养基的组成。而其他改良培养基只是添加某种特殊成分，一般是无机盐或者其他合成阿维菌素所需要的前体物质，而本培养基降低了主要碳源玉米淀粉的百分含量，使得培养基溶氧一直处于一个良好水平。同时，降低玉米淀粉含量从源头上控制发酵培养的基质浓度，尤其是糖含量，大大降低培养基乃至后续产生的废水中的糖含量，控制发酵过程中有机废水的产生量，降低污水处理负担，降低能源消耗。
(3)本方法提供的发酵生产阿维菌素的方法，发酵结束后，相对于传统通用搅拌式发酵罐发酵，阿维菌素的发酵效价了提升15％，发酵滤液COD下降10％，且发酵液的过滤收率也显著增高。因此本发明提供的方法可以显著提高发酵液中阿维菌素的发酵水平，降低生产成本，减少废水产生量。
具体实施方式
以下非限制性实施例可以使本领域的普通技术人员更全面的理解本发明，但不以任何方式限制本发明。下述内容仅仅是对本申请要求保护的范围的示例性说明，本领域技术人员可以根据所公开的内容对本申请的发明作出多种改变和修饰，而其也应当属于本申请要求保护的范围之中。
下面以具体实施例的方式对本发明作进一步的说明。本发明实施例中所使用的各种化学试剂如无特殊说明均通过常规商业途径获得。
本发明所用的阿维链霉菌(Streptomyces avermitilis)，由内蒙古新威远生物化工有限公司提供。
种子发酵罐：冀能化工设计制造，80m3，装液量为50m3
气升式环流反应器：核工业第四研究院设计、中冶集团制造，750m3，装液量为500m3
通用搅拌式发酵罐：核工业第四研究院设计、中冶集团制造，550m3，装液量350m3
菌浓测定：取样摇匀发酵液后，准确量取10mL发酵液于带刻度的离心管中，离心机转速为4000rpm，10min，测得沉淀物的体积占10mL发酵液体积的百分含量即得菌浓。
总糖和还原糖的测定：使用菲林试剂法测定。
阿维菌素的效价测定：取发酵液1mL，加入无水甲醇9mL，充分振荡30min，转速3000rpm离心20min，取上清液，采用HPLC法测定阿维菌素的效价。色谱条件为色谱条件：Agilent1100型高效液相色谱仪；C18反相柱(250mm×4.0mm)；流动相为V(甲醇)∶V(水)＝9∶1；流速为1.0mL/min；检测波长为246nm；柱温25℃；进样量20μL。
发酵液的过滤收率的测定：放罐重量乘以放罐效价即为发酵液折百产量，烘干后菌丝体效价乘以重量即为菌丝体折百产量，收率＝菌丝体产量/发酵液产量
发酵滤液COD测定：使用重铬酸钾法测定。
实施例1采用本发明的方法发酵生产阿维菌素
斜面培养基(g/L)：葡萄糖25，琼脂粉25，牛肉膏10，磷酸二氢钾1，余量为水，调节pH 7.0，121℃灭菌30min，冷却至室温备用；
种子培养基(g/L)：玉米淀粉25，黄豆饼粉25，酵母粉12，花生粉12，消泡剂2.5，余量为水，调节pH 7.0，121℃灭菌30min，冷却至室温备用；
发酵培养基(g/L)：玉米淀粉110，黄豆饼粉25，酵母粉18，硫酸铵0.5，碳酸钙2.5，消泡剂3，余量为水，调节pH 7.0，121℃灭菌30min，冷却至室温备用；
补料培养基(g/L)：玉米淀粉300，消泡剂0.6，碳酸钙2.5，溶于适量水中，121℃灭菌30min，冷却至室温，添加淀粉酶0.3，备用；
(1)斜面培养：将阿维链霉菌接种到斜面培养基中，28℃，50％湿度条件下培养10天，选择长势良好，孢子饱满，颜色合适的斜面注入无菌水，用无菌针刮下大量孢子，制成孢子悬液。
(2)种子培养：采用血球计数板计算孢子悬浮液中孢子的数量，然后将孢子悬浮液接种至种子罐中的种子培养基中，使每毫升种子培养基的孢子数量为2×108个，通气量70Nm3/min，罐压0.05Mpa，DO 30％，28℃条件下培养，培养过程中pH控制在7.0，菌浓不低于20％时，移种。
(3)发酵培养：将(2)中培养好的种子液，按发酵培养基体积12％的接种量，接种到气升式环流反应器的发酵培养基中，罐压0.05Mpa，DO 30％，28℃条件下培养，培养过程中pH控制在6.7；发酵过程中，0-20h，控制通气量为200Nm3/min；20-100h，控制通气量为250Nm3/min；100-150h，控制通气量为200Nm3/min；150-300h，控制通气量为150N m3/min；
第一次补料：发酵至145h左右，检测到发酵液中总糖的含量为48.5g/L，还原糖的含量为14.6g/L，按照玉米淀粉300g/L，消泡剂0.6g/L，碳酸钙2.5g/L，淀粉酶0.3g/L的量，加入补料培养基，采用碳酸钠调节反应器中培养基的pH为6.7；
第二次补料：发酵至205h左右，检测到发酵液中总糖的含量为54.7g/L，还原糖的含量为16.5g/L，按照玉米淀粉300g/L，消泡剂0.6g/L，碳酸钙2.5g/L，淀粉酶0.3g/L的量，加入补料培养基，采用碳酸钠调节反应器中培养基的pH为6.7；
第三次补料：发酵至265h左右，检测到发酵液中总糖的含量为57.2g/L，还原糖的含量为17.1g/L，按照玉米淀粉300g/L，消泡剂0.6g/L，碳酸钙2.5g/L，淀粉酶0.3g/L的量，加入补料培养基，采用碳酸钠调节反应器中培养基的pH为6.7；
发酵培养至300h时放罐，测定发酵液中阿维菌素的效价，发酵液过滤收率以及发酵滤液COD值。
实施例2采用本发明的方法发酵生产阿维菌素
实施例2与实施例1的区别在于，发酵过程中的补料时间不同，具体为：
斜面培养基(g/L)：葡萄糖25，琼脂粉25，牛肉膏10，磷酸二氢钾1，余量为水，调节pH 7.0，121℃灭菌30min，冷却至室温备用；
种子培养基(g/L)：玉米淀粉25，黄豆饼粉25，酵母粉12，花生粉12，消泡剂2.5，余量为水，调节pH 7.0，121℃灭菌30min，冷却至室温备用；
发酵培养基(g/L)：玉米淀粉110，黄豆饼粉25，酵母粉18，硫酸铵0.5，碳酸钙2.5，消泡剂3，余量为水，调节pH 7.0，121℃灭菌30min，冷却至室温备用；
补料培养基(g/L)：玉米淀粉300，消泡剂0.6，碳酸钙2.5，溶于适量水中，121℃灭菌30min，冷却至室温，添加淀粉酶0.3，备用；
(1)斜面培养：将阿维链霉菌接种到斜面培养基中，28℃，50％湿度条件下培养10天，选择长势良好，孢子饱满，颜色合适的斜面注入无菌水，用无菌针刮下大量孢子，制成孢子悬液。
(2)种子培养：采用血球计数板计算孢子悬浮液中孢子的数量，然后将孢子悬浮液接种至种子罐中的种子培养基中，使每毫升种子培养基的孢子数量为2×108个，通气量70Nm3/min，罐压0.05Mpa，DO 30％，28℃条件下培养，培养过程中pH控制在7.0，菌浓不低于20％时，移种。
(3)发酵培养：将(2)中培养好的种子液，按发酵培养基体积12％的接种量，接种到气升式环流反应器中的发酵培养基中，罐压0.05Mpa，DO 30％，28℃条件下培养，培养过程中pH控制在6.7；发酵过程中，0-20h，控制通气量为200Nm3/min；20-100h，控制通气量为250N m3/min；100-150h，控制通气量为200Nm3/min；150-300h，控制通气量为150N m3/min；
第一次补料：发酵至125h左右，检测到发酵液中总糖的含量为49.5g/L，还原糖的含量为14.9g/L，按照玉米淀粉300g/L，消泡剂0.6g/L，碳酸钙2.5g/L，淀粉酶0.3g/L的量，加入补料培养基，采用碳酸钠调节反应器中培养基的pH为6.7；
第二次补料：发酵至195h左右，检测到发酵液中总糖的含量为54.3g/L，还原糖的含量为19.8g/L，按照玉米淀粉300g/L，消泡剂0.6g/L，碳酸钙2.5g/L，淀粉酶0.3g/L的量，加入补料培养基，采用碳酸钠调节反应器中培养基的pH为6.7；
第三次补料：发酵至250h左右，检测到发酵液中总糖的含量为59.4g/L，还原糖的含量为18.9g/L，按照玉米淀粉300g/L，消泡剂0.6g/L，碳酸钙2.5g/L，淀粉酶0.3g/L的量，加入补料培养基，采用碳酸钠调节反应器中培养基的pH为6.7；
发酵培养至300h时放罐，测定发酵液中阿维菌素的效价，发酵液过滤收率以及发酵滤液COD值。
实施例3采用本发明的方法发酵生产阿维菌素
实施例3与实施例1的区别在于，发酵过程中的补料时间不同，具体为：
斜面培养基(g/L)：葡萄糖25，琼脂粉25，牛肉膏10，磷酸二氢钾1，余量为水，调节pH 7.0，121℃灭菌30min，冷却至室温备用；
种子培养基(g/L)：玉米淀粉25，黄豆饼粉25，酵母粉12，花生粉12，消泡剂2.5，余量为水，调节pH 7.0，121℃灭菌30min，冷却至室温备用；
发酵培养基(g/L)：玉米淀粉110，黄豆饼粉25，酵母粉18，硫酸铵0.5，碳酸钙2.5，消泡剂3，余量为水，调节pH 7.0，121℃灭菌30min，冷却至室温备用；
补料培养基(g/L)：玉米淀粉300，消泡剂0.6，碳酸钙2.5，溶于适量水中，121℃灭菌30min，冷却至室温，添加淀粉酶0.3，备用；
(1)斜面培养：将阿维链霉菌接种到斜面培养基中，28℃，50％湿度条件下培养10天，选择长势良好，孢子饱满，颜色合适的斜面注入无菌水，用无菌针刮下大量孢子，制成孢子悬液。
(2)种子培养：采用血球计数板计算孢子悬浮液中孢子的数量，然后将孢子悬浮液接种至种子罐中的种子培养基中，使每毫升种子培养基的孢子数量为2×108个，通气量70Nm3/min，罐压0.05Mpa，DO 30％，28℃条件下培养，培养过程中pH控制在7.0，菌浓不低于20％时，移种。
(3)发酵培养：将(2)中培养好的种子液，按发酵培养基体积12％的接种量，接种到气升式环流反应器中的发酵培养基中，罐压0.05Mpa，DO 30％，28℃条件下培养，培养过程中pH控制在6.7；发酵过程中，0-20h，控制通气量为200Nm3/min；20-100h，控制通气量为250N m3/min；100-150h，控制通气量为200Nm3/min；150-300h，控制通气量为150N m3/min；
第一次补料：发酵至165h左右，检测到发酵液中总糖的含量为47.3g/L，还原糖的含量为13.4g/L，按照玉米淀粉300g/L，消泡剂0.6g/L，碳酸钙2.5g/L，淀粉酶0.3g/L的量，加入补料培养基，采用碳酸钠调节反应器中培养基的pH为6.7；
第二次补料：发酵至215h左右，检测到发酵液中总糖的含量为53.2g/L，还原糖的含量为16.1g/L，按照玉米淀粉300g/L，消泡剂0.6g/L，碳酸钙2.5g/L，淀粉酶0.3g/L的量，加入补料培养基，采用碳酸钠调节反应器中培养基的pH为6.7；
第三次补料：发酵至285h左右，检测到发酵液中总糖的含量为55.6g/L，还原糖的含量为16.3g/L，按照玉米淀粉300g/L，消泡剂0.6g/L，碳酸钙2.5g/L，淀粉酶0.3g/L的量，加入补料培养基，采用碳酸钠调节反应器中培养基的pH为6.7；
发酵培养至300h时放罐，测定发酵液中阿维菌素的效价，发酵液过滤收率以及发酵滤液COD值。
实施例4采用本发明的方法发酵生产阿维菌素
实施例4与实施例1的区别在于，补料培养基中各组成的配比不同，具体为：
斜面培养基(g/L)：葡萄糖25，琼脂粉25，牛肉膏10，磷酸二氢钾1，余量为水，调节pH 7.0，121℃灭菌30min，冷却至室温备用；
种子培养基(g/L)：玉米淀粉25，黄豆饼粉25，酵母粉12，花生粉12，消泡剂2.5，余量为水，调节pH 7.0，121℃灭菌30min，冷却至室温备用；
发酵培养基(g/L)：玉米淀粉110，黄豆饼粉25，酵母粉18，硫酸铵0.5，碳酸钙2.5，消泡剂3，余量为水，调节pH 7.0，121℃灭菌30min，冷却至室温备用；
补料培养基(g/L)：玉米淀粉200，消泡剂0.4，碳酸钙1.5，溶于适量水中，121℃灭菌30min，冷却至室温，添加淀粉酶0.1，备用；
(1)斜面培养：将阿维链霉菌接种到斜面培养基中，28℃，50％湿度条件下培养10天，选择长势良好，孢子饱满，颜色合适的斜面注入无菌水，用无菌针刮下大量孢子，制成孢子悬液。
(2)种子培养：采用血球计数板计算孢子悬浮液中孢子的数量，然后将孢子悬浮液接种至种子罐中的种子培养基中，使每毫升种子培养基的孢子数量为2×108个，通气量70Nm3/min，罐压0.05Mpa，DO 30％，28℃条件下培养55h，培养过程中pH控制在7.0，菌浓不低于20％时，移种。
(3)发酵培养：将(2)中培养好的种子液，按发酵培养基体积12％的接种量，接种到气升式环流反应器中的发酵培养基中，罐压0.05Mpa，DO 30％，28℃条件下培养，培养过程中pH控制在6.7；发酵过程中，0-20h，控制通气量为200Nm3/min；20-100h，控制通气量为250N m3/min；100-150h，控制通气量为200Nm3/min；150-300h，控制通气量为150N m3/min；
第一次补料：发酵至145h左右，检测到发酵液中总糖的含量为48.7g/L，还原糖的含量为15.0g/L，按照玉米淀粉200g/L，消泡剂0.4g/L，碳酸钙1.5g/L，淀粉酶0.1g/L的量，加入补料培养基，采用碳酸钠调节反应器中培养基的pH为6.7；
第二次补料：发酵至205h左右，检测到发酵液中总糖的含量为53.9g/L，还原糖的含量为15.8g/L，按照玉米淀粉200g/L，消泡剂0.4g/L，碳酸钙1.5g/L，淀粉酶0.1g/L的量，加入补料培养基，采用碳酸钠调节反应器中培养基的pH为6.7；
第三次补料：发酵至265h左右，检测到发酵液中总糖的含量为57.9g/L，还原糖的含量为16.5g/L，按照玉米淀粉200g/L，消泡剂0.4g/L，碳酸钙1.5g/L，淀粉酶0.1g/L的量，加入补料培养基，采用碳酸钠调节反应器中培养基的pH为6.7；
发酵培养至300h时放罐，测定发酵液中阿维菌素的效价，发酵液过滤收率以及发酵滤液COD值。
实施例5采用本发明的方法发酵生产阿维菌素
实施例5与实施例1的区别在于，补料培养基中各组成的配比不同，具体为：
斜面培养基(g/L)：葡萄糖25，琼脂粉25，牛肉膏10，磷酸二氢钾1，余量为水，调节pH 7.0，121℃灭菌30min，冷却至室温备用；
种子培养基(g/L)：玉米淀粉25，黄豆饼粉25，酵母粉12，花生粉12，消泡剂2.5，余量为水，调节pH 7.0，121℃灭菌30min，冷却至室温备用；
发酵培养基(g/L)：玉米淀粉110，黄豆饼粉25，酵母粉18，硫酸铵0.5，碳酸钙2.5，消泡剂3，余量为水，调节pH 7.0，121℃灭菌30min，冷却至室温备用；
补料培养基(g/L)：玉米淀粉400，消泡剂0.8，碳酸钙3.5，溶于适量水中，121℃灭菌30min，冷却至室温，添加淀粉酶0.5，备用；
(1)斜面培养：将阿维链霉菌接种到斜面培养基中，28℃，50％湿度条件下培养10天，选择长势良好，孢子饱满，颜色合适的斜面注入无菌水，用无菌针刮下大量孢子，制成孢子悬液。
(2)种子培养：采用血球计数板计算孢子悬浮液中孢子的数量，然后将孢子悬浮液接种至种子罐中的种子培养基中，使每毫升种子培养基的孢子数量为2×108个，通气量70Nm3/min，罐压0.05Mpa，DO 30％，28℃条件下培养55h，培养过程中pH控制在7.0，菌浓不低于20％时，移种。
(3)发酵培养：将(2)中培养好的种子液，按发酵培养基体积12％的接种量，接种到气升式环流反应器中的发酵培养基中，罐压0.05Mpa，DO 30％，28℃条件下培养，培养过程中pH控制在6.7；发酵过程中，0-20h，控制通气量为200Nm3/min；20-100h，控制通气量为250N m3/min；100-150h，控制通气量为200Nm3/min；150-300h，控制通气量为150N m3/min；
第一次补料：发酵至145h左右，检测到发酵液中总糖的含量为48.1g/L，还原糖的含量为14.2g/L，按照玉米淀粉400g/L，消泡剂0.8g/L，碳酸钙3.5g/L，淀粉酶0.5g/L的量，加入补料培养基，采用碳酸钠调节反应器中培养基的pH为6.7；
第二次补料：发酵至205h左右，检测到发酵液中总糖的含量为54.5g/L，还原糖的含量为16.2g/L，按照玉米淀粉400g/L，消泡剂0.8g/L，碳酸钙3.5g/L，淀粉酶0.5g/L的量，加入补料培养基，采用碳酸钠调节反应器中培养基的pH为6.7；
第三次补料：发酵至265h左右，检测到发酵液中总糖的含量为57.5g/L，还原糖的含量为17.8g/L，按照玉米淀粉400g/L，消泡剂0.8g/L，碳酸钙3.5g/L，淀粉酶0.5g/L的量，加入补料培养基，采用碳酸钠调节反应器中培养基的pH为6.7；
发酵培养至300h时放罐，测定发酵液中阿维菌素的效价，发酵液过滤收率以及发酵滤液COD值。
对比例采用通用搅拌式发酵罐发酵生产阿维菌素
此对比例和实施例1的不同之处在于，实施例1中的发酵容器为气升式环流反应器，此对比例中发酵容器为通用搅拌式发酵罐，具体发酵过程为：罐压为0.03-0.06Mpa，温度28℃，溶氧30％，培养过程中pH控制在6.0-7.5之间，通气量控制为：0-20h，控制通气量为170N m3/min；20-100h，控制通气量为250Nm3/min；100-150h，控制通气量为170Nm3/min；150-300h，控制通气量为130Nm3/min，搅拌转速控制为：0-20h，80r/min；20-100h，100r/min；100-150h，90r/min；；150-300h，80r/min；
第一次补料：发酵至145h左右，检测到发酵液中总糖的含量为47.1g/L，还原糖的含量为13.2g/L，按照玉米淀粉300g/L，消泡剂0.6g/L，碳酸钙2.5g/L，淀粉酶0.3g/L的量，加入补料培养基，采用碳酸钠调节发酵罐中培养基的pH为6.7；
第二次补料：发酵至205h左右，检测到发酵液中总糖的含量为53.3g/L，还原糖的含量为18.6g/L，按照玉米淀粉300g/L，消泡剂0.6g/L，碳酸钙2.5g/L，淀粉酶0.3g/L的量，加入补料培养基，采用碳酸钠调节发酵罐中培养基的pH为6.7；
第三次补料：发酵至265h左右，检测到发酵液中总糖的含量为59.5g/L，还原糖的含量为16.4g/L，按照玉米淀粉300g/L，消泡剂0.6g/L，碳酸钙2.5g/L，淀粉酶0.3g/L的量，加入补料培养基，采用碳酸钠调节发酵罐中培养基的pH为6.7；
发酵培养至300h时放罐，测定发酵液中阿维菌素的效价，发酵液过滤收率以及发酵滤液COD值。
其余培养基、培养条件等操作均与实施例1相同。
实施例6发酵液中阿维菌素效价和发酵液的过滤效率测定
实施例1-5和对比例中发酵液中阿维菌素的效价和发酵液过滤收率的测定实验结果如表1所示：
表1发酵液中阿维菌素的效价测定结果
根据实验结果可知，采用本发明提供的发酵方法可以显著提高发酵液中阿维菌素的效价，和发酵液的过滤收率，降低发酵液的COD值。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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)

1.一种利用气升式环流反应器分批补料发酵生产阿维菌素的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，将阿维链霉菌接种至斜面培养基培养，取孢子斜面，制备成孢子悬浮液；
步骤2，将步骤1中得到的阿维链霉菌孢子菌悬液接种到种子培养基，培养至对数生长期；
步骤3，将步骤2中培养至对数生长期的阿维链霉菌孢子菌悬液移种至发酵培养基中进行发酵培养；
所述步骤3中发酵培养的反应器为气升式环流反应器，发酵方式为分批补料发酵。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述分批补料的方式为：发酵进行到120-170h、190-220h和240-290h时，分别加入补料培养基。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述分批补料的方式为：发酵进行到120-170h，总糖低于50g/L，还原糖低于15g/L时；发酵进行到190-220h，总糖低于55g/L，还原糖低于20g/L时；发酵进行到240-290h，总糖低于60g/L，还原糖低于20g/L时；分别加入补料培养基。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述补料培养基包含玉米淀粉、消泡剂、碳酸钙和淀粉酶。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述补料培养基包含100-500g/L玉米淀粉、0.2-1g/L消泡剂、0.5-5g/L碳酸钙和0.1-0.5g/L淀粉酶。
6.根据权利要求4-5任一项所述的方法，其特征在于，所述淀粉酶为α-淀粉酶。
7.根据权利要求4-5任一项所述的方法，其特征在于，加入补料培养基后，调节发酵培养基的pH在6.0-8.0范围内。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述斜面培养基包含葡萄糖、琼脂粉、牛肉膏和磷酸二氢钾；所述种子培养基包含玉米淀粉、黄豆饼粉、酵母粉、花生粉、消泡剂；所述发酵培养基包含玉米淀粉、黄豆饼粉、酵母粉、硫酸铵、碳酸钙和消泡剂。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述斜面培养基包含5-50g/L葡萄糖、5-50g/L琼脂粉、5-20g/L牛肉膏和0.1-2g/L磷酸二氢钾；所述种子培养基包含10-50g/L玉米淀粉、5-50g/L黄豆饼粉、5-20g/L酵母粉、5-20g/L花生粉、0.5-5g/L消泡剂；所述发酵培养基包含50-200g/L玉米淀粉、5-50g/L黄豆饼粉、5-30g/L酵母粉、0.01-1g/L硫酸铵、0.5-5g/L碳酸钙和1-5g/L消泡剂。
10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，所述斜面培养基、种子培养基和发酵培养基的pH均为6.0-8.0。
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