CN110511974A - 一种提高红霉素发酵效价的发酵方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种提高红霉素发酵效价的发酵方法，该发酵方法是采用以红色链霉菌为发酵菌种、由种子培养和发酵培养构成的二级发酵模式发酵生产，本发明通过改变种子及发酵培养基的配方结构，祛除了黄豆饼粉的使用，补入硝酸钠溶液作为氮源，并引入微量元素钴，改善了发酵过程中的供氧条件，降低了供氧的能源消耗，从而增强菌体活力，延长红霉素分泌期，提高了红霉素发酵水平。
Description
技术领域
本发明涉及微生物发酵领域，特别是涉及一种提高红霉素发酵效价的发酵方法。
背景技术
红霉素(erythromycin，Er)是一种碱性抗生素，主要包括红霉素A(ErA)、红霉素B(ErB)、红霉素C(ErC)和红霉素E(ErE)等组分，其抗菌谱与青霉素近似，临床主要应用于链球菌引起的扁桃体炎、猩红热、白喉及带菌者、淋病等。近年来随着对红霉素的研究开发，使红霉素的需求量持续增加。
现有技术中，红霉素的生产多采用三级发酵模式，其培养基中都含有大量的迟效氮源，如黄豆饼粉等。黄豆饼粉等迟效有机氮源的使用，增加了发酵液的粘度，影响了供氧，造成发酵液氧传递率低，导致在发酵过程中供氧不足影响菌种生长状况，进而降低了红霉素产素能力。同时菌种对培养基中的迟效氮源消耗慢，发酵结束残留较大，影响提取的效果及成品质量；并且发酵液放罐时大量的残留给后续提取造成困难。
发明内容
本发明的目的就在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种有效提高红霉素产素能力及成品品质的红霉素发酵方法。
为实现上述发明目的所采取的技术方案为：
一种提高红霉素发酵效价的发酵方法，其特征在于采用以红色链霉菌为发酵菌种、由种子培养和发酵培养构成的二级发酵模式，
其中种子培养所用的种子培养基组成为：淀粉2～4%，豆粉2～4%，糊精1～3%，玉米浆1～3%，硫酸铵0.1～0.3%，轻质碳酸钙0.3～0.8%，硫酸镁0.1～0.3%，氯化钴0.01～0.03%，适量二甲基硅油消沫剂，其余为水，以重量百分比计；
发酵培养所用的发酵培养基组成为：淀粉2.0～4.0%，玉米浆2.0～4.0%，硫酸铵0.1～0.4%，碳酸钙0.7～1.0%，硫酸镁0.1～0.3%，氯化钴0.02～0.05%，适量二甲基硅油消沫剂，其余为水，以重量体积比计。
所述种子培养条件为：培养温度34～36℃，通气量1:08～1.0v/v/min，培养时间45～50hr。
发酵培养条件为：培养温度32～36℃，溶氧大于20%，培养时间160～170hr。
在发酵过程中进行补料，包括补硝酸钠、补糖和补正丁醇，其中
补硝酸钠：在发酵培养40～150hr补入硝酸钠溶液，控制发酵液中氨基氮含量20～30%；
补糖：当发酵液中总糖降至1.8%以下时开始补入葡萄糖溶液，控制发酵液中总糖1.0～2.0%；
补正丙醇：在发酵20hr后补入正丁醇，控制发酵液中正丙醇含量0 .05～0 .10%。
所述硝酸钠溶液质量体积浓度为15～25%，葡萄糖溶液质量浓度为20～30%，正丙醇溶液质量浓度为30～40%。
本发明在种子培养基和发酵培养基中加入微量元素钴，激活菌种体内各种酶，改变了菌体的代谢能力和途径；在发酵培养基中去除了黄豆饼粉的使用，补入硝酸钠溶液作为氮源，稀化了发酵培养基，改善了发酵过程中的供氧条件，降低了供氧的能源消耗，从而增强菌体活力，延长红霉素分泌期，提高了红霉素发酵水平。本发明通过对种子及发酵培养基的配方结构改变，补料的配方结构及控制方式改变，并引入微量元素钴，从而改变了菌体的代谢途径，由原工艺的三级发酵缩短为二级发酵，提高了发酵效价，缩短了发酵周期，降低了原材料成本。同时由于迟效碳氮源的减少，红霉素的提取更为容易，成品质量也获得提高。
具体实施方式
下面用实例，对本技术方案进行具体的描述，应该理解的是，实例是用于说明本发明而不是对本发明的限制。本发明的范围与核心内容依据权利要求书加以确定。
实施例1
1.种子培养：
种子培养基组成为：淀粉2%，豆粉2%，糊精：2%，玉米浆3%，硫酸铵0.25%，轻质碳酸钙0.70%，硫酸镁0.15%，氯化钴0.02%，适量二甲基硅油消沫剂，其余为水，以重量百分比计。灭菌备用。
将斜面红色链霉菌孢子接种于灭菌好的一级种子培养基中培养，培养温度34℃，通气量1：0 .8v/v/min，搅拌，培养45hr得种子液。
2.发酵培养：
发酵培养基组成为：淀粉3.0%，玉米浆3.0%，硫酸铵0.3%，碳酸钙0.80%，硫酸镁0.2%，氯化钴0.03%，适量二甲基硅油消沫剂，其余为水，以重量体积比计。
将过程1所得的种子液按20%接种量接种于灭菌好的发酵培养基中培养，培养温度32～36℃，通气，搅拌，控制发酵过程溶氧20%以上，培养过程中监测氨基氮和总糖：20hr开始补入正丙醇，其浓度40%，补入量控制发酵液中丙醇含量0 .05～0 .10%为宜。在40小时补入硝酸钠溶液，控制发酵液中氨基氮含量20～30%；总糖降至1 .8%以下时开始补糖，控制总糖1 .0～2.0%。培养至160～170hr时停止发酵，得含有红霉素的发酵液。放罐效价9296μg/ml 。
实施例2
1.种子培养：
种子培养基组成为：淀粉3%，豆粉3%，糊精：3%，玉米浆4%，硫酸铵0.20%，轻质碳酸钙0.8%，硫酸镁0.20%，氯化钴0.04%，适量二甲基硅油消沫剂，其余为水，以重量百分比计。灭菌备用。
将斜面红色链霉菌孢子接种于灭菌好的一级种子培养基中培养，培养温度34℃，通气量1：0 .8v/v/min，搅拌，培养45hr得种子液。
2 .发酵培养：
发酵培养基组成为：淀粉4.0%，玉米浆4.0%，硫酸铵0.2%，碳酸钙0.65%，硫酸镁0.3%，氯化钴0.04%，适量二甲基硅油消沫剂，其余为水，以重量体积比计。
将过程1所得的种子液按20%接种量接种于灭菌好的发酵培养基中培养，培养温度32～36℃，通气，搅拌，控制发酵过程溶氧20%以上，培养过程中监测氨基氮和总糖：20hr开始补入正丙醇，其浓度40%，补入量控制发酵液中丙醇含量0 .05～0 .10%为宜。在40小时补入硝酸钠溶液，控制发酵液中氨基氮含量20～30%；总糖降至1 .8%以下时开始补糖，控制总糖1 .0～2.0%。培养至160～170hr时停止发酵，得含有红霉素的发酵液。放罐效价9145μg/ml 。
实施例3
1 .种子培养：
种子培养基组成为：淀粉4%，豆粉3%，糊精：4%，玉米浆3%，硫酸铵0.25%，轻质碳酸钙0.6%，硫酸镁0.25%，氯化钴0.03%，适量二甲基硅油消沫剂，其余为水，以重量百分比计。灭菌备用。
将斜面红色链霉菌孢子接种于灭菌好的一级种子培养基中培养，培养温度34℃，通气量1：0 .8v/v/min，搅拌，培养45hr得种子液。
2 .发酵培养：
发酵培养基组成为：淀粉3.0%，玉米浆4.0%，硫酸铵0.3%，碳酸钙0.60%，硫酸镁0.3%，氯化钴0.05%，适量二甲基硅油消沫剂，其余为水，以重量体积比计。
将过程1所得的种子液按20%接种量接种于灭菌好的发酵培养基中培养，培养温度32～36℃，通气，搅拌，控制发酵过程溶氧20%以上，培养过程中监测氨基氮和总糖：20hr开始补入正丙醇，其浓度40%，补入量控制发酵液中丙醇含量0 .05～0 .10%为宜。在40小时补入硝酸钠溶液，控制发酵液中氨基氮含量20～30%；总糖降至1 .8%以下时开始补糖，控制总糖1 .0～2.0%。培养至160～170hr时停止发酵，得含有红霉素的发酵液。放罐效价8932μg/ml 。
对比实施例
1 .一级种子培养：
将斜面孢子接种于灭菌好的一级种子培养基中培养，培养温度34～36℃，通气量1：1.2～1 .5v/v/min，搅拌，培养50～60hr得一级种子液。
一级种子培养基组成：淀粉2%，糊精1 .5%，黄豆饼粉3.%，硫酸铵0 .4%，玉米浆0.6%，氯化钠0 .4%，碳酸钙1 .5%，豆油0 .20%，其余为水；在122～124℃，保压30分钟。
2 .二级种子培养：
将一级种子液按接种量15%接种于灭菌好的二级种子培养基中培养，培养温度34～35℃，通气量1：1.2～1.5v/v/min，搅拌，培养26～28hr得二级种子液。
二级种子培养基组成：淀粉3 .5%，糊精1 .5%，黄豆饼粉3 .0%，硫酸铵0 .2%，玉米浆0 .8%，氯化钠0 .2%，碳酸钙0 .6%，豆油0 .2%，其余为水；在122～124℃，保压30分钟。
3 .发酵培养：
发酵培养基组成：淀粉4 .0%，糊精3.0%，黄豆饼粉3.0%，硫酸铵0 .2%，玉米浆0 .4%，氯化钠0 .3%，碳酸钙0 .6%，豆油0 .2%，其余为水；在122～124℃，保压30分钟。
过程补料：
葡萄糖40%，发酵过程中需要补入发酵液体积的30～40% ，流加补入，控制pH6.9～7.1。
正丙醇浓度40%，其补入量以始终控制发酵液中丙醇含量0 .03～0 .06%为宜。
植物油的补入量以控制发酵液中残油0 .05～0 .01%为宜。
将二级种子液按20%接种量接种于灭菌好的发酵培养基中培养，培养温度32～34℃，通气量1：1 .1～1 .4v/v/min，搅拌，发酵过程溶氧30%以上，培养20hr开始补入糖、植物油、正丙醇，经160～170hr培养得含有红霉素的发酵液。效价8328μg/ml。
Claims (5)
1.一种提高红霉素发酵效价的发酵方法，其特征在于采用以红色链霉菌为发酵菌种、由种子培养和发酵培养构成的二级发酵模式发酵生产，
其中种子培养所用的种子培养基组成为：淀粉2～4%，豆粉2～4%，糊精1～3%，玉米浆1～3%，硫酸铵0.1～0.3%，轻质碳酸钙0.3～0.8%，硫酸镁0.1～0.3%，氯化钴0.01～0.03%，适量二甲基硅油消沫剂，其余为水，以重量百分比计；
发酵培养所用的发酵培养基组成为：淀粉2.0～4.0%，玉米浆2.0～4.0%，硫酸铵0.1～0.4%，碳酸钙0.7～1.0%，硫酸镁0.1～0.3%，氯化钴0.02～0.05%，，适量二甲基硅油消沫剂，其余为水，以重量体积比计。
2.按照权利要求1所述的提高红霉素发酵效价的发酵方法，其特征在于所述种子培养条件为：培养温度34℃～36℃，通气量1:08～1.0v/v/min，培养时间45 hr～50hr。
3.按照权利要求1所述的提高红霉素发酵效价的发酵方法，其特征在于所述发酵培养条件为：培养温度32℃～36℃，溶氧大于20%，培养时间160～170hr。
4.按照权利要求1或3所述的提高红霉素发酵效价的发酵方法，其特征在于，在发酵过程中进行补料，包括补硝酸钠、补糖和补正丁醇，其中
补硝酸钠：在发酵培养40～150hr补入硝酸钠溶液，控制发酵液中氨基氮含量20～30%；
补糖：当发酵液中总糖降至1.8%以下时开始补入葡萄糖溶液，控制发酵液中总糖1.0～2.0%；
补正丙醇：在发酵20hr后补入正丁醇，控制发酵液中正丙醇含量0 .05～0 .10%。
5.按照权利要求4所述的提高红霉素发酵效价的发酵方法，其特征在于所述硝酸钠溶液质量体积浓度为15～25%，葡萄糖溶液质量浓度为20～30%，正丙醇溶液质量浓度为30～40%。
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