調控遊動放線菌Actinoplanesspecies的微生物代謝的製作方法

2023-04-30 15:55:26

專利名稱：調控遊動放線菌Actinoplanes species的微生物代謝的製作方法
技術領域：
本發明涉及生物化工領域，更具體地說是涉及通過調控微生物代謝來製備高單位阿卡波糖的方法。
背景技術：
阿卡波糖(Acarbose)，化學名O-4，6-雙脫氧-4-[(1S，4R，5S，6S)4，5，6-三羥基-3-(羥甲基)-2-環己烯基-1-氨基]-a-D-吡喃葡萄糖基-(1→4)-O-a-D-吡喃葡萄糖基-(1→4)-D-吡喃葡萄糖，是由遊動放線菌Actinoplanes species.產生的代謝產物，主要用於II型糖尿病的治療。
在工業上採用調控遊動放線菌Actinoplanes species微生物代謝，即發酵法製備阿卡波糖。微生物發酵法一般採用的補料方式為周期補料，每隔一天補入一次料，一個發酵周期約8天左右時間，也即在一個發酵周期內補3-4次料。這種補料方式存在著較大的弊端，由於是一次性補入碳源、氮源及其他必需的基質，會造成短時間內營養物質濃度過高，這會使菌體向大量繁殖菌絲體的方向發展，使營養成分主要消耗在菌絲生長上，使產物合成階段縮短，最後代謝產物產出量減少。經過改進還可以採用計量罐式補料法進行補料，這種方法雖然可以消除周期補料因一次性補入大量營養物質產生的營養物質濃度過高對菌絲生長產生的壓制現象，但此補料方式仍存在一定缺陷，即在整個補料周期內恆速補入相同量的基質，而忽視了菌體在代謝過程中處於的各個階段消耗的實際情況，較之周期補料，採用計量罐式補料阿卡波糖的發酵單位雖有提高，但未盡人意。

發明內容
本發明的目的是克服現有技術中因調控微生物代謝的缺陷而引起的發酵單位低，提供一種發酵水平高，生產成本低，易於工業化生產的阿卡波糖發酵培養方法。
本發明提供了一種調控遊動放線菌Actinoplanes species的微生物代謝製備阿卡波糖的方法，其特徵是採用計算機自動變速補料法。
本發明所提供的製備方法是從發酵中前期，約40-48小時開始計算機自動補料，每分鐘補3-4L料液；持續至84-92小時開始調整補料量，調整至每分鐘補1-2L料液。
在發酵中前期，由於菌體處於對數生長期，基質的消耗速率很大，對料的需求較大，所以設置為每分鐘3-4L料液；在發酵中後期，由於菌體進入生長平穩期及衰退期，菌體的生長速率減緩，基質消耗的速率也相應減緩，從84-92小時開始調整補料量，減少補料量至每分鐘補1-2L料液。
經試驗對比，優選的是計算機從發酵44-46小時開始補料，每分鐘補3.5L料液；持續至86-88小時開始調整補料量，減少至補1.5L料液。
通過試驗發現採用自動變速補料的方法通過連續少量補入營養物質，使培養基內始終保持養分平衡，提供阿卡波糖合成階段足夠而又不過剩的養料，使產品的發酵單位有了明顯的提高。
通過試驗數據的統計，在其他補料條件相同的情況下，使用不同的補料方式，對最後產品的發酵單位(60噸發酵罐)會有明顯的區別，見下表

由上表可知，在大生產中採用連續自動恆速補料方式比周期補料方式最後的放罐單位高出約1400μg/ml，而採用連續自動變速補料方式則比連續自動恆速補料方式高約800μg/ml。
由此可見，用連續自動恆速補料方式比周期補料方式要好，而採用連續自動變速補料方式是更適合於阿卡波糖發酵的工業生產。
從上表中，也可以看出，本發明所公開的調控遊動放線菌Actinoplanesspecies微生物代謝的方法，還可以減少培養基的量。例如，一個60噸的發酵罐，採用周期補料時每次需補入4噸料，一個發酵周期需補入16噸左右的料；採用連續自動恆速補料一個發酵周期補入15噸左右料；連續自動變速補料一個發酵周期補入13.5噸左右料。由於補料培養基中各種原材料的比例固定，因此相比之下採用連續自動變速補料方式更為節省原材料。採用連續自動變速補料法，一方面發酵水平提高，另一方面原材料成本節約，因此連續自動變速補料更適合阿卡波糖的工業生產。
本發明所提供的連續自動變速補料與連續自動恆速補料設備相同，均採用計算機集散控制系統，通過控制自動隔膜閥的定時開啟與關閉來控制補料量，從而達到按需補料的目的。
本發明所提供的通過自動變速補料調控微生物代謝製備阿卡波糖，發酵水平高，節約原料，生產成本低，不需要改動原有設備，易於工業化生產。
具體實施方法實施例1周期補料將補料罐與發酵罐之間通過管道連接，補料罐消毒後，對補料管道進行消毒，完成之後，通過無菌空氣將4噸料液壓入發酵罐，完成補料。整個發酵過程則需要4次該補料過程，總補料量為16噸。放罐，測發酵單位為3430μg/ml。
連續自動變速補料在計算機上安裝集散控制系統，將補料罐與發酵罐之間通過管道連接，中間加裝自動隔膜閥。補料罐消毒後，啟動自動流加裝置，對補料管道進行消毒，完成之後，用無菌空氣把料液壓過去，通過自動隔膜閥(由計算機按設定的補料量控制閥門開啟關閉時間)壓入發酵罐。
根據發酵不同時期菌體生長消耗基質速率的不同調整流加速率，保證發酵各個時期菌體都能得到足夠而又不過量的營養物質。
在發酵至40小時開始補料，每分鐘補3L料液；持續到84小時開始調整補料量，減少至每分鐘補1.5L料液，持續到約144小時，發酵結束，總補料量為13.5噸。放罐，測發酵單位5408μg/ml。
實施例2在計算機上安裝集散控制系統，將補料罐與發酵罐之間通過管道連接，中間加裝自動隔膜閥。補料罐消毒後，啟動自動流加裝置，對補料管道進行消毒，完成之後，用無菌空氣把料液壓過去，通過自動隔膜閥(由計算機按設定的補料量控制閥門開啟關閉時間)壓入發酵罐。
連續自動恆速補料從發酵中前期約40小時開始補料一直到發酵中後期約144小時結束，每分鐘設置補入2.5L料液，總補料量為15噸。放罐，測發酵單位4634μg/ml。
連續自動變速補料在發酵至44小時開始補料，每分鐘補3.5L料液；持續到88小時開始調整補料量，減少至每分鐘補1.5L料液，持續到約144小時，發酵結束，總補料量為13.5噸。放罐，測發酵單位5531μg/ml。
權利要求
1.調控遊動放線菌Actinoplanes species的微生物代謝製備阿卡波糖的方法，其特徵是採用計算機自動變速補料法。
2.如權利要求1所述的方法，其特徵是所述的計算機自動變速補料法為從微生物發酵40-48小時開始補料，每分鐘補3-4L料液；持續至84-92小時調整補料量至每分鐘1-2L料液。
3.如權利要求2所述的方法，其特徵是所述的計算機自動變速補料法為從微生物發酵44-46小時開始補料，每分鐘補3.5L料液；持續至86-88小時調整補料量至每分鐘補1.5L料液。
全文摘要
本發明公開了調控遊動放線菌Actinoplanes species的微生物代謝來製備高單位阿卡波糖的方法，本發明採用計算機自動變速補料法從微生物發酵40－48小時開始補料，每分鐘補3－4L料液；持續至84－92小時調整補料量至每分鐘1－2L料液。用本發明方法製備阿卡波糖，發酵水平高，並且節約原料，生產成本低，不需要改動原有設備，易於工業化生產。
文檔編號C12R1/045GK101041806SQ20071002050
公開日2007年9月26日 申請日期2007年3月6日 優先權日2007年3月6日
發明者周魯瑾, 章飛龍, 葉敏 申請人:華東醫藥股份有限公司