发酵生产井冈霉素工艺优化

发布日期:2023/9/11 9:36:19

背景技术

井冈霉素属于一种农用抗生素, 对其使用可有效防治水稻中频发的紫纹枯病, 同时还能够治疗水稻出现的小粒菌和紫病。除此之外, 井冈霉素还能够有效防治蔬菜、棉花、人参、豆类等出现的立枯病以及小麦纹枯病。井冈霉素主要是由微生物进行发酵之后, 形成多元化的一种混合物, 其发挥效用的物质无井冈霉素A。并且这种农用抗生素具有使用范围广、价格低廉的特点, 因此得到了广大农民的一致认可。近年来，井冈霉素在其他领域（如医药等）也有广泛的应用，井冈霉素的生物合成中间体是制造治疗糖尿病药物的原料之一，经济价值很高。为了迎合市场需求，研究生物合成井冈霉素生产配方优化，提高井冈霉素发酵水平，降低成本，提高经济效益。

发酵方法

1、种子配方优化

1.1 种子试验配方

以摇瓶试验方式筛选种子配方，以生产配方为基础，以大米为主碳源，探究玉米粉对发酵的影响，同时，探究氮源种类、配比不同的种子培养基配方对发酵水平的影响，采用正交试验，各组种子培养基按表1配制。

摇瓶发酵配方：米粉8.00%，酵母粉 0.50%，黄豆粉1.50%，花生粉1.50%，棉籽粉 0.50%，氯化钠0.20%，磷酸氢二钾0.02%。

井冈霉素种子培养基试验配方

1.2 试验步骤

按上述配方中的原料种类和比例配制培养基，用20.00%氢氧化钠溶液将pH调至7.5，分装至500mL三角瓶中，装量为60mL，用棉塞加牛皮纸进行环绕式封口，立即用灭菌锅高温（120 ℃）消毒30min，自然冷却备用。在无菌条件下，将50mL无菌水倒入S^#菌株斜面种子瓶中，用竹签刮下菌落捣碎摇匀后，用无菌移液管，对种子瓶进行接种，每个种子瓶的接种量为5mL，用8层纱布封口，放至SPH-2110恒温振荡培养箱培养，转速为240r/min，37℃培养20~30 h，跟踪菌丝挂壁状态，镜检菌体生长的形态，判断种子成熟时机。种子成熟后迅速接入预先准备好的无菌发酵摇瓶，接种量为5.00%，用8层纱布封口，每组2个放至SPH-2110恒温振荡培养箱培养，转速为240r/min，40℃培养92h后取滤液，用液相色谱仪检测井冈霉素A组分含量。

2、发酵配方优化

考虑摇瓶试验条件与大生产条件存在一定的差异，中试罐的发酵条件与大生产发酵罐的条件更加接近，所以将发酵配方优化试验放在中试罐上进行。以大生产配方为基础，探究主要碳源大米粉配比不同和氮源种类不同、配比不同对发酵水平的影响，采用正交试验，发酵培养基按表2配制。

2.1 发酵试验配方

从摇瓶种子配方的试验结果中选取配方作为发酵配方中试试验的种子罐配方（见表2）。其他统一按氯化钠 0.20%、磷酸氢二钾0.02%、消泡剂0.03%配比。

井冈霉素发酵培养基试验配方

2.2 试验步骤

每批投料前对种子罐、发酵罐及各个阀门进行清洁和检查，防止染菌。种子罐按400L计料、350L定容，发酵罐按6000L计料、5000 L定容，先投碳、氮源，pH调到7.5，投入无机盐消泡剂，123℃蒸汽灭菌30min，冷却至培养温度，每个种子罐接入1个斜面种子瓶。种子罐培养条件：37℃恒温，通气量为1.0∶1.0，搅拌转速为240r/min，培养时间为20~30h，种子罐移种前要镜检，确保没有杂菌，种子生长成熟才可以移入发酵罐进行培养，移种量控制在5.00%。发酵罐培养条件：40℃恒温，通气量为1.0∶1.2，搅拌转速为180r/min，培养80h后取滤液，用液相色谱仪检测井冈霉素A组分含量。