一種紅黴素鏈黴菌發酵生產紅黴素的培養基及發酵方法
2023-05-26 20:41:51 1
一種紅黴素鏈黴菌發酵生產紅黴素的培養基及發酵方法
【專利摘要】本發明涉及一種紅黴素鏈黴菌發酵生產紅黴素的培養基及發酵方法，紅黴素鏈黴菌發酵生產紅黴素的一級種子培養基、二級種子培養基和發酵培養基中均含有蔗糖和玉米漿。本發明通過採用玉米漿、尿素和蔗糖等中效碳氮源代替原遲效碳氮源，且玉米漿、尿素和蔗糖能夠溶解於水，從而降低發酵液粘度，提高溶氧，增強其利用速度，尤其是在發酵後期能夠被充分徹底利用，降低發酵結束時的固體物質殘留，進而大幅減少了菌渣量及廢水中BOD、COD的含量，達到了節能、降耗，源頭治汙、清潔生產的良好效果。
【專利說明】一種紅黴素鏈黴菌發酵生產紅黴素的培養基及發酵方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於生物發酵【技術領域】，特別是涉及一種紅黴素鏈黴菌發酵生產紅黴素的培養基及發酵方法。
【背景技術】
[0002]紅黴素(erythromycin, Er)是一類大環內酯類抗生素,主要包括紅黴素A(ErA)、紅黴素B (ErB)和紅黴素C (ErC)，其中以紅黴素A的抗菌活力最強，B、C抗菌活力較低。現有技術中，以紅黴素鏈黴菌為發酵菌種發酵生產紅黴素的過程中，其種子培養基、發酵培養基、補料培養基中都採用大量的黃豆餅粉、澱粉等遲效碳、氮源，使得培養基中固含量大於6%，難溶性碳源固含量大於3%，總固含量大於9%，這部分固體物料的存在增加了滅菌難度及原材料成本，增加了發酵液粘稠度，限制發酵過程供氧，而且在發酵過程中不能被菌體充分利用，導致發酵結束時發酵液中固含量大於12%，增加了原材料消耗及輔助設施、材料消耗，增加了發酵液下遊處理的過濾、提純及廢水處理難度及成本。
【發明內容】
[0003]本發明的目的就在於克服上述現有技術的缺陷，提供一種可使種子及發酵液粘度降低，固含量降低，並能被菌體充分利用，進而優化發酵過程，簡化後處理過程，降低成本的紅黴素鏈黴菌發酵生產紅黴素的培養基；
本發明的另一目的是提供一種利用上述培養基生產紅黴素的發酵方法。
[0004]為實現上述發明目的所採取的技術方案為:
一種紅黴素鏈黴菌發酵生 產紅黴素的培養基，包括一級種子培養基、二級種子培養基和發酵培養基，其特徵是:所述一級種子培養基、二級種子培養基和發酵培養基中均含有蔗糖和玉米漿。
[0005]所述一級種子培養基組成為:蔗糖2~5%，玉米漿I~3%，硫酸銨0.1~0.5%，輕質碳酸鈣0.5~0.9%，以重量百分比計。
[0006]所述二級種子培養基組成為:蔗糖0.8~1.4%，澱粉0.5~1.5%，尿素I~2.5%，玉米漿0.4~0.8%，硫酸銨0.1~0.4%，碳酸鈣0.5~0.9%，植物油0.2~0.5%，以重量百分比計。
[0007]所述發酵培養基組成為:澱粉0.8~2%，蔗糖0.8~1.5%，尿素1.0~1.8%玉米漿0.5~1.0%,硫酸銨0.15~0.4%,植物油0.2~0.6%,碳酸鈣0.5~1.0%,按重量體積比計。
[0008]一種紅黴素鏈黴菌發酵生產紅黴素的發酵方法，其特徵在於其工藝步驟為:將紅黴素鏈黴菌斜面孢子接到已滅菌好的如權利要求1所述的一級種子培養基中，在培養溫度32~36°C，通氣量1:0.4~0.8v/v/min並攪拌的條件下培養45~60hr，然後按接種量5~15%接入到滅菌好的如權利要求2所述的二級種子培養液中，在培養溫度32~36°C，通氣量1:0.8~1.2v/v/min並攪拌的條件下培養20~30hr，最後按照接種量10~20%接入到滅菌好的如權利要求3所述的發酵培養基中，在培養溫度30~35°C，通氣量1:0.8~1.3v/v/min並攪拌條件下培養160~180hr得到含有紅黴素的發酵液。
[0009]所述發酵過程中，控制溶氧在20%~50%。
[0010]所述發酵過程中需要補充含氮、碳和前體物質的混合料，所述混合料組成為:尿素
0.5~1.0%，玉米漿0.2~0.5%，葡萄糖20~40% ;混合料的補入量為發酵液體積的25~35%。
[0011]所述發酵過程中需要補充植物油，控制發酵液中殘油始終保持在0.05~0.2%。
[0012]所述發酵過程中需要補充正丙醇，控制發酵液丙醇含量始終保持在0.02~
0.05%。
[0013]所述一級種子培養基、二級種子培養基和發酵培養基的滅菌條件為:滅菌溫度118±2°C，保壓20分鐘。
[0014]本發明通過對一二級種子及發酵培養基的配方優化，補料的配方優化及發酵控制的過程優化，降低了發酵原材料成本，提高了原材料利用率，改善了發酵過程中的供氧。
[0015]本發明同現有技術相比，具有以下技術優勢:
1、現有技術中種子及發酵培養基配方包含澱粉、豆粉、葡萄糖、糊精、玉米漿、硫酸銨、氯化鈉、碳酸鈣、植物油、消沫劑等共10種，造成發酵液中固含量40~50%，本發明發酵培養基配方中包含澱粉、蔗糖、葡萄糖、尿素、玉米漿、硫酸銨、碳酸鈣、植物油共8種，且大部分為可溶物料，使得發酵液 中固含量僅為10~15%。
[0016]2、採用本發明的培養基後發酵時間控制在160~180小時，發酵單位與現有技術持平，發酵原材料成本降低25%以上。
[0017]3、降低了滅菌溫度，縮短了滅菌時間，降低了 32%的高溫蒸汽的使用量。現有技術的培養基滅菌溫度122±2°C，保壓30分鐘，而本發明滅菌溫度118±2°C，保壓20分鐘，大幅度減少了蒸汽的使用量。
[0018]4、採用本發明的烯基礎料配方，大大降低了發酵液的粘稠度，發酵前期的黏度降到了最低，增強了培養液的溶氧效果，從而對空氣設備及電機輸出功率要求大大降低，空氣流量的降低及攪拌輸出功率的降低，使發酵過程的能源消耗下降17~20%。
[0019]5、本發明同現有技術相比，培養基中固含量減少了 90%以上，大幅度降低了發酵原料成本，發酵結束時發酵液固含量降低了 70%以上，放罐發酵液中的固含量的降低使過濾速度大幅增加，增加了 40~50%。
[0020]6、本發明發酵結束後廢渣量減少了 70%，COD值高於15000mg/L的廢水量減少了60%，達到了節能、降耗，源頭治汙、清潔生產的良好效果。
[0021]綜上所述，本發明通過採用玉米漿、尿素和蔗糖等介於遲效碳氮源和速效碳氮源之間的中效碳氮源代替原遲效碳氮源，且玉米漿、尿素和蔗糖能夠溶解於水，從而降低發酵液粘度，提高溶氧，增強其利用速度，尤其是在發酵後期能夠被充分利用，降低發酵結束時的固體物質殘留，進而大幅減少了菌渣量及廢水中BOD、COD的含量，達到了節能、降耗，源頭治汙、清潔生產的良好效果。
【具體實施方式】
[0022]下述實施例中斜面孢子是按常規方法將紅黴素鏈黴菌接到滅菌好的斜面培養基中培養7~9天，得到紅黴素斜面孢子。
[0023]實施例1
I 一級種子培養:將斜面孢子接種於滅菌好的一級種子培養基中培養，培養溫度33~35°C，通氣量1:0.4~0.6v/v/min,攪拌,培養45~60hr得一級種子液。
[0024]一級種子培養基組成:蔗糖2%，玉米漿1%，硫酸銨0.15%，碳酸鈣0.5% ；在118±2°C，保壓20分鐘。
[0025]2 二級種子培養:將一級種子液按接種量15%接種於滅菌好的二級種子培養基中培養，培養溫度33~35°C，通氣量1: 1.0~1.2v/v/min,攪拌，培養24~26hr得二級種子液。
[0026]二級種子培養基組成:蔗糖1.4%，澱粉1.5%，尿素2.0%，玉米漿0.8%，硫酸銨0.4%，碳酸鈣0.8%，植物油0.5% ;在118±2°C，保壓20分鐘。
[0027] 3發酵培養:將二級種子液按12%接種量接種於滅菌好的發酵培養基中培養，培養溫度30~33°C，通氣量1:0.8~1.0v/v/min,攪拌，發酵過程溶氧20%以上，培養15hr開始補入混合料、植物油、正丙醇，經160~170hr培養得含有紅黴素的發酵液。
[0028]發酵培養基組成:澱粉1.0%，蔗糖0.8%，尿素1.0%玉米漿1.0%，硫酸銨0.4%，植物油0.2%，碳酸鈣0.5% ;在118±2°C，保壓20分鐘。
[0029]混合料組成:尿素0.5%，玉米漿0.5%，葡萄糖40%，在118 ± 2 °C，保壓20分鐘。發酵過程中需要補入發酵液體積的25~30%，流加補入。
[0030]正丙醇濃度30%，其補入量以始終控制發酵液中丙醇含量0.02~0.05%為宜。
[0031]植物油的補入量以控制發酵液中殘油0.05~0.2%為宜。
[0032]4放罐參數:總糖0.5%，氨基氮8，沉降度8%，效價8250u/ml。
[0033]實施例2
I 一級種子培養:將斜面孢子接種於滅菌好的一級種子培養基中培養，培養溫度34~360C，通氣量1:0.7~0.8v/v/min,攪拌，培養45~60hr得一級種子液。
[0034]一級種子培養基組成:蔗糖5.0%，玉米漿3.0%，硫酸銨0.5%，輕質碳酸鈣0.7% ;在118±2°C，保壓20分鐘。
[0035]2 二級種子培養:將一級種子液按接種量10%接種於滅菌好的二級種子培養基中培養，培養溫度32~34°C，通氣量1:0.8~1.0v/v/min,攪拌，培養20~24hr得二級種子液。
[0036]二級種子培養基組成:蔗糖0.8%，澱粉0.8%，尿素1.0%，玉米漿0.4%，硫酸銨0.1%，碳酸鈣0.5%，植物油0.2% ;在118±2°C，保壓20分鐘。
[0037]3發酵培養:將二級種子液按20%接種量接種於滅菌好的發酵培養基中培養,培養溫度33~35°C，通氣量1:1.0~1.lv/v/min，攪拌，發酵過程溶氧30%以上，培養20hr開始補入混合料、植物油、正丙醇，經160~170hr培養得含有紅黴素的發酵液。
[0038]發酵培養基組成:澱粉2.0%，蔗糖1.5%，尿素1.8%玉米漿0.5%，硫酸銨0.15%，植物油0.6%，碳酸鈣1.0% ;在118±2°C，保壓20分鐘。
[0039]混合料組成:尿素1.0%，玉米漿0.2%，葡萄糖20%，混合滅菌。全程補入發酵液體積的30~35%,流加補入。
[0040]正丙醇濃度20%，控制發酵液中丙醇含量0.02~0.03%。[0041]植物油控制發酵液中殘油0.05~0.15%。
[0042]4放罐參數:總糖0.8%，氨基氮6，沉降度12%，效價8320u/ml。
[0043]實施例3
I 一級種子培養:將斜面孢子接種於滅菌好的一級種子培養基中培養，培養溫度32~34°C，通氣量1:0.6~0.7v/v/min,攪拌,培養45~60hr得一級種子液。
[0044]一級種子培養基組成:鹿糖3.3%，玉米漿2%，硫酸銨0.1%，輕質碳酸鈣0.9% ;在118±2°C，保壓20分鐘。
[0045] 2 二級種子培養:將一級種子液按接種量5%接種於滅菌好的二級種子培養基中培養，培養溫度34~36°C，通氣量1:1.0~1.lv/v/min，攪拌，培養26~30hr得二級種子液。
[0046]二級種子培養基組成:蔗糖1.2%，澱粉1%，尿素2.5%，玉米0.5%，硫酸銨0.25%，碳酸鈣0.9%，植物油0.3% ;在118±2°C，保壓20分鐘。
[0047]3發酵培養:將二級種子液按15%接種量接種於滅菌好的發酵培養基中培養,培養溫度33~35°C，通氣量1: 1.0~1.2v/v/min,攪拌，發酵過程溶氧30%~50%，培養20hr開始補入混合料、植物油、正丙醇，經160~170hr培養得含有紅黴素的發酵液。
[0048]發酵培養基組成:澱粉0.8%，蔗糖1.2%，尿素1.2%玉米漿0.8%，硫酸銨0.3%，植物油0.5%，碳酸鈣0.6% ;在118±2°C，保壓20分鐘。
[0049]混合料組成:尿素0.7%，玉米漿0.35%，葡萄糖30%，混合滅菌。全程補入發酵液體積的25~30%，流加補入。
[0050]正丙醇濃度40%，控制發酵液中丙醇含量0.02~0.03%。
[0051]植物油控制發酵液中殘油0.05~0.15%。
[0052]4放罐參數:總糖0.6%，氨基氮10，沉降度10%，效價8580u/ml。
[0053]對比實施例1一級種子培養:將斜面孢子接種於滅菌好的一級種子培養基中培養，培養溫度35~36°C，通氣量1: 1.2~1.5v/v/min，攪拌，培養50~60hr得一級種子液。
[0054]一級種子培養基組成:澱粉2%，葡萄糖2.0%，糊精1.0%，黃豆餅粉2.0%，酵母粉
1.0%，硫酸銨0.4%，玉米漿0.4%，氯化鈉0.4%，碳酸鈣1.0%，豆油0.2% ;在122~124。。，保壓30分鐘。
[0055]2 二級種子培養:將一級種子液按接種量15%接種於滅菌好的二級種子培養基中培養，培養溫度34~35°C，通氣量1: 1.2~1.5v/v/min,攪拌，培養26~28hr得二級種子液。
[0056]二級種子培養基組成:澱粉3.0%，葡萄糖2.0%，糊精1.0%，黃豆餅粉3.0%，酵母粉
0.5%，硫酸銨0.2%，玉米漿0.5%，氯化鈉0.2%，碳酸鈣0.8%，豆油0.2% ;在122~124°C，保壓30分鐘。
[0057]3發酵培養:將二級種子液按20%接種量接種於滅菌好的發酵培養基中培養,培養溫度32~34°C，通氣量1:1.1~1.4v/v/min，攪拌，發酵過程溶氧30%以上，培養20hr開始補入混合料、植物油、正丙醇，經160~170hr培養得含有紅黴素的發酵液。
[0058]發酵培養基組成:澱粉2.0%，葡萄糖3.0%，糊精1.0%，黃豆餅粉3.5%，酵母粉
0.5%，硫酸銨0.2%，玉米漿0.4%，氯化鈉0.3%，碳酸鈣0.7%，豆油0.2% ;在122~124。。，保壓30分鐘。
[0059]混合料組成:黃豆餅粉3.0%，酵母粉3.0%，玉米漿1.5%，葡萄糖40%，在122~124°C，保壓30分鐘。發酵過程中需要補入發酵液體積的30~40%，流加補入。
[0060]正丙醇濃度40%，其補入量以始終控制發酵液中丙醇含量0.03~0.06%為宜。
[0061]植物油的補入量以控制發酵液中殘油0.06~0.08%為宜。
[0062]4放罐參 數:總糖3.0%,氨基氮30，沉降度35%，效價8180u/ml。
【權利要求】
1.一種紅黴素鏈黴菌發酵生產紅黴素的培養基，包括一級種子培養基、二級種子培養基和發酵培養基，其特徵是:所述一級種子培養基、二級種子培養基和發酵培養基中均含有蔗糖和玉米漿。
2.按照權利要求1所述的紅黴素鏈黴菌發酵生產紅黴素的培養基，其特徵在於所述一級種子培養基組成為:蔗糖2~5%，玉米漿I~3%，硫酸銨0.1~0.5%，輕質碳酸鈣0.5~0.9%，以重量百分比計。
3.按照權利要求1所述的紅黴素鏈黴菌發酵生產紅黴素的培養基，其特徵在於所述二級種子培養基組成為:蔗糖0.8~1.4%，澱粉0.5~1.5%，尿素I~2.5%，玉米漿0.4~0.8%，硫酸銨0.1~0.4%，碳酸鈣0.5~0.9%，植物油0.2~0.5%，以重量百分比計。
4.按照權利要求1所述的紅黴素鏈黴菌發酵生產紅黴素的培養基，其特徵在於所述發酵培養基組成為:澱粉0.8~2%，蔗糖0.8~1.5%，尿素1.0~1.8%玉米漿0.5~1.0%，硫酸銨0.15~0.4%，植物油0.2~0.6%，碳酸鈣0.5~1.0%，按重量體積比計。
5.一種紅黴素鏈黴菌發酵生產紅黴素的發酵方法，其特徵在於其工藝步驟為:將紅黴素鏈黴菌斜面孢子接到已滅菌好的如權利要求1所述的一級種子培養基中，在培養溫度32~36°C，通氣量1:0.4~0.8v/v/min並攪拌的條件下培養45~60hr，然後按接種量5~15%接入到滅菌好的如權利要求2所述的二級種子培養液中，在培養溫度32~36°C，通氣量1:0.8~1.2v/v/min並攪拌的條件下培養20~30hr，最後按照接種量10~20%接入到滅菌好的如權利要求3所述的發酵培養基中，在培養溫度30~35°C，通氣量1:0.8~1.3v/v/min並攪拌條件下培養160~180hr得到含有紅黴素的發酵液。
6.按照權利要求5所述的發酵方法，其特徵在於所述發酵過程中，控制溶氧在20%~50%。
7.按照權利要求5所述的發酵方法，其特徵在於所述發酵過程中需要補充含氮、碳和前體物質的混合料，所述混合料組成為:尿素0.5~1.0%,玉米眾0.2~0.5%,葡萄糖20~40% ;混合料的補入量為發酵液體積的25~35%。
8.按照權利要求5所述的發酵方法，其特徵在於所述發酵過程中需要補充植物油，控制發酵液中殘油始終保持在0.05~0.2%。
9.按照權利要求5所述的發酵方法，其特徵在於所述發酵過程中需要補充正丙醇，控制發酵液丙醇含量始終保持在0.02~0.05%。
10.按照權利要求5所述的發酵方法，其特徵在於所述一級種子培養基、二級種子培養基和發酵培養基的滅菌條件為:滅菌溫度118±2°C，保壓20分鐘。
【文檔編號】C12N1/20GK103484407SQ201310442297
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年9月26日 優先權日:2013年9月26日
【發明者】郭海燕, 孫瑞君, 胡曉玲 申請人:寧夏啟元藥業有限公司