春雷霉素生产发酵工艺优化的研究

摘 要：春雷霉素是采用小金色放线菌，以三级种子发酵生物合成的氨基糖苷类抗生素，是多尺度，不可逆的。在发酵生产过程中，分别对接种时间，接种量，pH控制，碳源的选择等一系列工艺参数进行研究，从代谢的角度去验证以上参数对发酵控制的影响，以达到春雷霉素生产工艺的优化，提高发酵单位。

关键词：春雷霉素;工艺优化

春雷霉素是1963年从国外土壤中分离得到的一种放线菌所产生的氨基糖苷类农医两用抗菌素。它具有低残留、无公害等绿色特点，现在为国内外农药发展的主要方向。因为抗生素在发酵过程中受诸多因素影响，且各种发酵因素相互制约，只要发酵过程中某个因素成为限制因素， 就会对全局产生影响。故必须掌握发酵代谢规律、微生物与其周围环境的相互关系等手段来操控代谢达到提高产生预期产物的目的。面对春雷霉素单位低下的问题，在生产过程中，我们对稳定pH控制、补料代谢分析经行了大量实验，通过分析我们发现，目前影响单位提高主要有以下几个方面：首先是碳源的选择不合理，发酵过程中以玉米油为碳源的发酵代谢水平低，通过选择新的碳源来提高代谢水平;其次是菌种在稳定的pH范围下适宜生长，有利于提高发酵单位。再次，选择新碳源后，其他发酵条件相应进行了调整，以达到生产工艺的优化。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 菌种。春雷霉素小金色链霉菌由华北制药华胜公司提供。

1.1.2 培养基。一级种子培养基：高温黄豆饼粉、NaCl、 KH2PO4、酵母粉、饴糖、消沫剂、消后体积300L，消前调pH6.0以上，28℃培养。二级种子培养基：高温黄豆饼粉、NaCl、 KH2PO4、酵母粉、饴糖、消沫剂、，消后体积6m3，消前调pH6.0以上，28℃培养。发酵培养基：低温饼粉、NaCl、KH2PO4、玉米浆、饴糖 、消沫剂、计算体积42m3，消前调pH6.2-6.4。

1.1.3 培养基灭菌手段与灭菌温度。采用了一二级种子罐同步连消，发酵罐单独灭菌的方法。连消温度由123℃降至122℃，最大限度克服了培养基受破坏，保证了种子的质量和及时移种，缩短了初级生长期，相对延长了抗生素分泌期，对发酵水平提高起到了积极作用。

1.1.4 培养条件。一级种子培养：在700L种子罐中按配比加入培养基，灭菌温度120-121℃保温30分钟，降温至28℃接种进行一级种子培养，搅拌转速270rpm/min，通气量30m3/h，取样测量菌丝量和pH，接种到二级种子罐内。二级种子培养：在11m3种子罐中按配比加入培养基，灭菌温度121-122℃保温30分钟，降温至28℃接种进行二级种子培养，搅拌转速170rpm/min，取样测量菌丝量和pH接种到发酵罐内。发酵培养：在62m3种子罐中按配比加入培养基，灭菌温度121-123℃保温30分钟，降温至28℃接种进行发酵培养，搅拌转速140rpm/min，根据代谢情况进行。

1.1.5 接种量、接种周期的最优选择。春雷霉素采用的是三级发酵，接种量和接种周期对于发酵罐前期生长能否达到最佳状态至关重要，为此我们分别将一级种子和二级种子的生长周期和种子量进行了分批对比，从而确定最优值。春雷种子罐周期为26h，通过显微镜观察，发现种子罐种龄延长2-3小时，菌丝会染色浅、细碎、中罐放罐前甚至会自溶。

为此我们将中小罐不同接种周期在单种的情况下对发酵罐起步单位和菌丝状态进行了对比：

表1 不同种龄的起步单位单种对照表

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如表1所示，笔者从经济和质量方面考虑后确定了一级种子为26h，二级种子为24h的最佳种龄一级种子、二级种子的放罐菌丝形态，结果显示种子质量全部符合标准，达到丛网状态，适宜移种。

表2 不同接种量对发酵前期影响的对照表

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由此表2可见一、二级种子罐为双种或者单种时对发酵前期影响不大。

1.2 代谢培养

1.2.1 以饴糖代替玉米油作为主要碳源。在生产中我们发现，在以玉米油作为主要碳源的代谢过程中，代谢变化不明显，而以饴糖为主要碳源，糖的代谢变化明显。发酵单位的增长情况与现有碳源代谢情况无必要关联，而与还原糖的代谢有重要关联。我们认为，以补糖代替补油是提高发酵单位的重要原因。

1.2.2 控制发酵过程中临界和最适pH值。在生产过程中，春雷霉素发酵的合适pH范围为6.3-6.8。通过通氨和补糖共同调节pH。在注意春雷霉素自身稳定性的同时有效的提高了发酵效价。以前pH在6.8左右就放罐，我们在试验中观察到，pH不超过6.7发酵是稳定的，且发酵过程中pH越稳定，发酵单位就越高，我们把pH为6.7设定为临界值，并且将pH细化在6.3-6.7范围内，将放罐各项指标进行有效控制，使发酵更加稳定。

1.2 结论

本研究结果表明：在春雷霉素发酵过程中，春雷种子罐最适周期一级种子为26h，二级种子为24h，用补料糖水代替补料油后不仅成本下降，而且发酵体积增大，发酵总亿也会相应的增加。在补充碳源的同时补加玉米油，pH控制在6.3-6.7范围内，同时设定临界pH值，将放罐各项指标进行精确控制，有效保证了发酵水平。

参考文献：

[1]邬行彦，熊宗贵，胡章助，等.抗生素生产工艺学[M].化学工业出版社，1994，34.

作者简介：任朝君（1986-），男，内蒙古化德人，专业：生物技术，本科，华北制药华胜公司霉菌二线技术员，研究方向：生物工程，职称：助理工程师。