CN114292755A - 一种抗生素菌渣裂解液回用青霉素发酵的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种抗生素菌渣裂解液回用青霉素发酵的方法。包括菌渣预处理；菌渣的裂解；裂解液灭活；裂解液回用发酵。本发明得到的菌渣裂解液代替玉米浆回用青霉素发酵，其摇瓶效价相比原配方最高可提升9％、摇瓶总亿相比原配方最高可提升6％。此法深度开发了抗生素菌渣的新用途，降低了玉米浆因质量不稳定对发酵过程的影响，减少了玉米浆的用量，降低了生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及生物制药生产技术领域，更具体的说是涉及一种抗生素菌渣裂解液回用青霉素发酵的方法。
背景技术
抗生素菌渣是抗生素发酵生产过程中产生的发酵残渣，属于工业废弃物。2008年国家明确将抗生素菌渣列为“危险废物”，其用做动物饲料或饲料添加剂以及生产有机肥均被明令禁止。此外，抗生素菌渣中含有大量的菌体蛋白(占干重40％以上)、丰富的维生素、多种氨基酸、生长因子及未利用的培养基等营养物质，具有较高的生物质能，若直接焚烧处置则是对资源的极大浪费。
因此，如果能对其中的有机物质(如蛋白质)进行资源化回收利用，将是安全、有效、合理、经济地处置和利用抗生素菌渣的一条有效途径。
目前报道的关于抗生素菌渣的处置大多是先利用物理、化学及生物发酵等预处理技术达到菌渣及菌渣中抗生素残留降解的目的，然后，通过肥料化、饲料化、燃料化、原料化等方式实现抗生素菌渣的无害化、资源化利用。然而，上述处置技术无法完全脱除有毒有害物质，因此，其使用范围受到极大限制。这也是目前抗生素菌渣开发利用尚未解决的主要技术问题。
因此，如何提供一种无害化的抗生素菌渣裂解液回用方法是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种抗生素菌渣裂解液回用青霉素发酵的方法。利用抗生素菌渣代替玉米浆作为有机氮源回用青霉素发酵未见相关研究，并且，本发明无需完全脱除菌渣中抗生素残留，解决了菌渣因抗生素残留无法完全脱除而使用受限的问题；菌渣裂解液代替玉米浆回用青霉素发酵，应用结果与正常配方相当或优于正常配方，重要的是降低了玉米浆因质量不稳定对发酵过程的影响，减少了玉米浆的用量，降低了生产成本；同时，深度开发了抗生素菌渣的新用途，实现了抗生素菌渣的无害化、资源化利用，解决了抗生素发酵生产中废渣对环境的污染问题。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种抗生素菌渣裂解液回用青霉素发酵的方法，包括以下步骤：
(1)菌渣预处理：将抗生素菌渣干燥后冷却，得干菌渣，经粉碎过筛，得干菌渣颗粒；
(2)菌渣的裂解：称取干菌渣颗粒，加水制成菌渣浆液，加热，搅拌，降温后调pH，加入蛋白酶进行酶裂解，得菌渣裂解液；
(3)裂解液灭活：菌渣裂解液经灭活，保存备用；
(4)裂解液回用发酵：将菌渣裂解液加入青霉菌摇瓶培养基，灭菌，降温后接入种子液，摇床培养。
进一步的，将菌渣裂解液和青霉菌摇瓶培养基混合后分装至三角瓶，装量25mL/250mL。
优选的：步骤(1)的抗生素菌渣为β-内酰胺类抗生素菌渣。
优选的：β-内酰胺类抗生素菌渣：青霉素菌渣或头孢菌素C菌渣。
优选的：步骤(1)中干燥：鼓风干燥方式，温度50～100℃，维持16～24h；冷却：自然冷却，冷却至20～25℃；干菌渣颗粒的粒径0.5～1mm。
优选的：步骤(2)中加水：称取干菌渣颗粒15～20倍重量水；加热至60～100℃，搅拌30～50min，降温至30～60℃；调pH：加25～35％NaOH至pH7.0～9.0；酶裂解：保持酶裂解温度30～60℃，3～5％NaOH控制pH7.0～9.0，持续酶裂解4～8h，搅拌转速为180～220r/min。
优选的：蛋白酶：组织蛋白酶或木瓜蛋白酶；以菌渣颗粒质量计，组织蛋白酶用量为1000～1500U/g，木瓜蛋白酶用量为800～1000U/g。
优选的：步骤(3)中灭活：菌渣裂解液密封高压蒸汽灭菌，灭活温度118～121℃，压力0.15～0.20MPa，灭活时间20～30min；操作完毕自然冷却至20～25℃；保存：灭活后的菌渣裂解液于2～8℃保存。
进一步的：设备使用高压蒸汽灭菌器。
优选的：步骤(4)中菌渣裂解液加入青霉菌摇瓶培养基后的成分：菌渣裂解液13.3～30.0g/L、玉米浆15～22.5g/L、乳糖130.0～135.0g/L、硫酸钠1.0～2.0g/L、碳酸钙10.0～11.0g/L、磷酸二氢钾3.0～5.0g/L、硫酸铵6.0～9.0g/L，25～35％NaOH调pH5.80～5.90；定容至1000mL。
优选的：步骤(4)中灭菌：121℃灭菌30min；待温度降至25±2℃，接入10～12％种子液；摇床的转速160～220rpm，温度25±2℃，培养5～7天。
本发明还提供了上述任一方法在环境保护中的应用。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种抗生素菌渣裂解液回用青霉素发酵的方法，本发明得到的菌渣裂解液代替玉米浆回用青霉素发酵，其摇瓶效价相比原配方最高可提升9％、摇瓶总亿相比原配方最高可提升6％。此法深度开发了抗生素菌渣的新用途，降低了玉米浆因质量不稳定对发酵过程的影响，减少了玉米浆的用量，降低了生产成本。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例公开了一种抗生素菌渣裂解液回用青霉素发酵的方法。
实施例1
菌渣预处理：取板框压滤机上新鲜青霉素菌渣置于鼓风干燥箱，60℃干燥16h，冷却至室温得干菌渣，干菌渣粉碎、过18～35目筛网，得到干菌渣颗粒。
菌渣的裂解：称取30g干菌渣颗粒，加500g纯化水制成菌渣浆液，加热至80℃，搅拌40min，降温至50℃，30％NaOH调pH8.0，加入1.74g组织蛋白酶裂解，50℃持续裂解6h，3～5％NaOH控制pH8.0，得青霉素菌渣裂解液。
裂解液灭活：青霉素菌渣裂解液密封置于高压蒸汽灭菌器121℃灭活30min，压力0.15MPa，冷却至室温，置于2～8℃保存。
裂解液回用发酵：
培养基配方：玉米浆15.0g/L、菌渣裂解液30g/L、乳糖135.0g/L、硫酸钠2.0g/L、碳酸钙11.0g/L、磷酸二氢钾5.0g/L、硫酸铵9.0g/L，30％NaOH调pH5.80-5.90，定容至1000mL；
三角瓶分装，装量25mL/250mL，121℃灭菌30min；待温度降至25±2℃，接入3mL种子液；摇床转速180rpm、温度25±2℃培养5天放瓶，以高效液相色谱检测化学效价。
对比实验1
对照组1：
裂解液回用发酵所用培养基不同，培养基配方：玉米浆45.0g/L、乳糖135.0g/L、硫酸钠2.0g/L、碳酸钙11.0g/L、磷酸二氢钾5.0g/L、硫酸铵9.0g/L，30％NaOH调pH5.80-5.90，定容至1000mL。其余步骤同实施例1。
实验结果：经5批实验验证，每批实验设置实验组和对照组各6瓶平行样，实验结果为6瓶平行样均值。
结果表明本方法得到的青霉素菌渣裂解液代替玉米浆作为氮源回用于青霉素发酵，其摇瓶效价相比对照组1提升约3～9％、摇瓶总亿相比对照组1提升约3～6％，见表1。
表1
实施例2
实施例2与实施例1不同之处在于所用的蛋白酶为木瓜蛋白酶，酶用量为1.50g，其他条件相同。
对比实验2
对照组2与对照组1不同之处在于所用的蛋白酶为木瓜蛋白酶，酶用量为1.50g，其他条件相同。
实验结果经3批实验验证，每批实验设置实验组和对照组各6瓶平行样，实验结果为6瓶平行样均值。
结果表明实施例2得到的青霉素菌渣裂解液代替玉米浆作为氮源回用于青霉素发酵，其摇瓶效价相比对照组2提升3.9～6.5％、摇瓶总亿相比对照组2提升3％以上，见表2。
表2
实施例3
实施例3与实施例1不同之处在于所用菌渣为头孢菌素C菌渣，其他条件相同。
对比实验3
对照组3与对照组1不同之处在于所用菌渣为头孢菌素C菌渣，其他条件相同。
实验结果经5批实验验证，每批实验设置实验组和对照组各6瓶平行样，实验结果为6瓶平行样均值。
结果表明实施例3得到的头孢菌素C菌渣裂解液代替玉米浆作为氮源回用于青霉素发酵，其摇瓶效价相比对照组3提升5.5％以上、摇瓶总亿相比对照组3提升3％以上，见表3。
表3
实施例4
实施例4与实施例3不同之处在于所用的蛋白酶为木瓜蛋白酶，酶用量为1.50g，其他条件相同。
对比实验4
对照组4
对照组4与对照组3不同之处在于所用的蛋白酶为木瓜蛋白酶，酶用量为1.50g，其他条件相同。
实验结果经3批实验验证，每批实验设置实验组和对照组各6瓶平行样，实验结果为6瓶平行样均值。
结果表明实施例4得到的头孢菌素C菌渣裂解液代替玉米浆作为氮源回用于青霉素发酵，其摇瓶效价相比对照组4提升2％左右、摇瓶总亿相比对照组4提升1％以上，见表4。
表4
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种抗生素菌渣裂解液回用青霉素发酵的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)菌渣预处理：将抗生素菌渣干燥后冷却，得干菌渣，经粉碎过筛，得干菌渣颗粒；
(2)菌渣的裂解：称取干菌渣颗粒，加水制成菌渣浆液，加热，搅拌，降温后调pH，加入蛋白酶进行酶裂解，得菌渣裂解液；
(3)裂解液灭活：菌渣裂解液经灭活，保存备用；
(4)裂解液回用发酵：将菌渣裂解液加入青霉菌摇瓶培养基，灭菌，降温后接入种子液，摇床培养。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述的抗生素菌渣为β-内酰胺类抗生素菌渣。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述β-内酰胺类抗生素菌渣：青霉素菌渣或头孢菌素C菌渣。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述干燥：鼓风干燥方式，温度50～100℃，维持16～24h；所述冷却：自然冷却，冷却至20～25℃；所述干菌渣颗粒的粒径0.5～1mm。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中所述加水：称取干菌渣颗粒15～20倍重量水；所述加热至60～100℃，搅拌30～50min，降温至30～60℃；所述调pH：加25～35％NaOH至pH7.0～9.0；所述酶裂解：保持酶裂解温度30～60℃，3～5％NaOH控制pH7.0～9.0，持续酶裂解4～8h，搅拌转速为180～220r/min。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述的蛋白酶：组织蛋白酶或木瓜蛋白酶；以菌渣颗粒质量计，所述的组织蛋白酶用量为1000～1500U/g，所述的木瓜蛋白酶用量为800～1000U/g。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)中所述灭活：菌渣裂解液密封高压蒸汽灭菌，灭活温度118～121℃，压力0.15～0.20MPa，灭活时间20～30min；操作完毕自然冷却至20～25℃；所述保存：灭活后的菌渣裂解液于2～8℃保存。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(4)中所述菌渣裂解液加入青霉菌摇瓶培养基后的成分：菌渣裂解液13.3～30.0g/L、玉米浆15～22.5g/L、乳糖130.0～135.0g/L、硫酸钠1.0～2.0g/L、碳酸钙10.0～11.0g/L、磷酸二氢钾3.0～5.0g/L、硫酸铵6.0～9.0g/L，25～35％NaOH调pH5.80～5.90；定容至1000mL。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(4)中所述灭菌：121℃灭菌30min；待温度降至25±2℃，接入10～12％种子液；所述摇床的转速160～220rpm，温度25±2℃，培养5～7天。
10.权利要求1～9任一方法在环境保护中的应用。
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