一种红霉素链霉菌发酵生产红霉素的培养基及发酵方法
【专利摘要】本发明涉及一种红霉素链霉菌发酵生产红霉素的培养基及发酵方法，红霉素链霉菌发酵生产红霉素的一级种子培养基、二级种子培养基和发酵培养基中均含有蔗糖和玉米浆。本发明通过采用玉米浆、尿素和蔗糖等中效碳氮源代替原迟效碳氮源，且玉米浆、尿素和蔗糖能够溶解于水，从而降低发酵液粘度，提高溶氧，增强其利用速度，尤其是在发酵后期能够被充分彻底利用，降低发酵结束时的固体物质残留，进而大幅减少了菌渣量及废水中BOD、COD的含量，达到了节能、降耗，源头治污、清洁生产的良好效果。
【专利说明】一种红霉素链霉菌发酵生产红霉素的培养基及发酵方法
【技术领域】
[0001]本发明属于生物发酵【技术领域】，特别是涉及一种红霉素链霉菌发酵生产红霉素的培养基及发酵方法。
【背景技术】
[0002]红霉素(erythromycin, Er)是一类大环内酯类抗生素,主要包括红霉素A(ErA)、红霉素B (ErB)和红霉素C (ErC)，其中以红霉素A的抗菌活力最强，B、C抗菌活力较低。现有技术中，以红霉素链霉菌为发酵菌种发酵生产红霉素的过程中，其种子培养基、发酵培养基、补料培养基中都采用大量的黄豆饼粉、淀粉等迟效碳、氮源，使得培养基中固含量大于6%，难溶性碳源固含量大于3%，总固含量大于9%，这部分固体物料的存在增加了灭菌难度及原材料成本，增加了发酵液粘稠度，限制发酵过程供氧，而且在发酵过程中不能被菌体充分利用，导致发酵结束时发酵液中固含量大于12%，增加了原材料消耗及辅助设施、材料消耗，增加了发酵液下游处理的过滤、提纯及废水处理难度及成本。
【发明内容】
[0003]本发明的目的就在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种可使种子及发酵液粘度降低，固含量降低，并能被菌体充分利用，进而优化发酵过程，简化后处理过程，降低成本的红霉素链霉菌发酵生产红霉素的培养基；
本发明的另一目的是提供一种利用上述培养基生产红霉素的发酵方法。
[0004]为实现上述发明目的所采取的技术方案为:
一种红霉素链霉菌发酵生 产红霉素的培养基，包括一级种子培养基、二级种子培养基和发酵培养基，其特征是:所述一级种子培养基、二级种子培养基和发酵培养基中均含有蔗糖和玉米浆。
[0005]所述一级种子培养基组成为:蔗糖2~5%，玉米浆I~3%，硫酸铵0.1~0.5%，轻质碳酸钙0.5~0.9%，以重量百分比计。
[0006]所述二级种子培养基组成为:蔗糖0.8~1.4%，淀粉0.5~1.5%，尿素I~2.5%，玉米浆0.4~0.8%，硫酸铵0.1~0.4%，碳酸钙0.5~0.9%，植物油0.2~0.5%，以重量百分比计。
[0007]所述发酵培养基组成为:淀粉0.8~2%，蔗糖0.8~1.5%，尿素1.0~1.8%玉米浆0.5~1.0%,硫酸铵0.15~0.4%,植物油0.2~0.6%,碳酸钙0.5~1.0%,按重量体积比计。
[0008]一种红霉素链霉菌发酵生产红霉素的发酵方法，其特征在于其工艺步骤为:将红霉素链霉菌斜面孢子接到已灭菌好的如权利要求1所述的一级种子培养基中，在培养温度32~36°C，通气量1:0.4~0.8v/v/min并搅拌的条件下培养45~60hr，然后按接种量5~15%接入到灭菌好的如权利要求2所述的二级种子培养液中，在培养温度32~36°C，通气量1:0.8~1.2v/v/min并搅拌的条件下培养20~30hr，最后按照接种量10~20%接入到灭菌好的如权利要求3所述的发酵培养基中，在培养温度30~35°C，通气量1:0.8~1.3v/v/min并搅拌条件下培养160~180hr得到含有红霉素的发酵液。
[0009]所述发酵过程中，控制溶氧在20%~50%。
[0010]所述发酵过程中需要补充含氮、碳和前体物质的混合料，所述混合料组成为:尿素
0.5~1.0%，玉米浆0.2~0.5%，葡萄糖20~40% ;混合料的补入量为发酵液体积的25~35%。
[0011]所述发酵过程中需要补充植物油，控制发酵液中残油始终保持在0.05~0.2%。
[0012]所述发酵过程中需要补充正丙醇，控制发酵液丙醇含量始终保持在0.02~
0.05%。
[0013]所述一级种子培养基、二级种子培养基和发酵培养基的灭菌条件为:灭菌温度118±2°C，保压20分钟。
[0014]本发明通过对一二级种子及发酵培养基的配方优化，补料的配方优化及发酵控制的过程优化，降低了发酵原材料成本，提高了原材料利用率，改善了发酵过程中的供氧。
[0015]本发明同现有技术相比，具有以下技术优势:
1、现有技术中种子及发酵培养基配方包含淀粉、豆粉、葡萄糖、糊精、玉米浆、硫酸铵、氯化钠、碳酸钙、植物油、消沫剂等共10种，造成发酵液中固含量40~50%，本发明发酵培养基配方中包含淀粉、蔗糖、葡萄糖、尿素、玉米浆、硫酸铵、碳酸钙、植物油共8种，且大部分为可溶物料，使得发酵液 中固含量仅为10~15%。
[0016]2、采用本发明的培养基后发酵时间控制在160~180小时，发酵单位与现有技术持平，发酵原材料成本降低25%以上。
[0017]3、降低了灭菌温度，缩短了灭菌时间，降低了 32%的高温蒸汽的使用量。现有技术的培养基灭菌温度122±2°C，保压30分钟，而本发明灭菌温度118±2°C，保压20分钟，大幅度减少了蒸汽的使用量。
[0018]4、采用本发明的烯基础料配方，大大降低了发酵液的粘稠度，发酵前期的黏度降到了最低，增强了培养液的溶氧效果，从而对空气设备及电机输出功率要求大大降低，空气流量的降低及搅拌输出功率的降低，使发酵过程的能源消耗下降17~20%。
[0019]5、本发明同现有技术相比，培养基中固含量减少了 90%以上，大幅度降低了发酵原料成本，发酵结束时发酵液固含量降低了 70%以上，放罐发酵液中的固含量的降低使过滤速度大幅增加，增加了 40~50%。
[0020]6、本发明发酵结束后废渣量减少了 70%，COD值高于15000mg/L的废水量减少了60%，达到了节能、降耗，源头治污、清洁生产的良好效果。
[0021]综上所述，本发明通过采用玉米浆、尿素和蔗糖等介于迟效碳氮源和速效碳氮源之间的中效碳氮源代替原迟效碳氮源，且玉米浆、尿素和蔗糖能够溶解于水，从而降低发酵液粘度，提高溶氧，增强其利用速度，尤其是在发酵后期能够被充分利用，降低发酵结束时的固体物质残留，进而大幅减少了菌渣量及废水中BOD、COD的含量，达到了节能、降耗，源头治污、清洁生产的良好效果。
【具体实施方式】
[0022]下述实施例中斜面孢子是按常规方法将红霉素链霉菌接到灭菌好的斜面培养基中培养7~9天，得到红霉素斜面孢子。
[0023]实施例1
I 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33~35°C，通气量1:0.4~0.6v/v/min,搅拌,培养45~60hr得一级种子液。
[0024]一级种子培养基组成:蔗糖2%，玉米浆1%，硫酸铵0.15%，碳酸钙0.5% ；在118±2°C，保压20分钟。
[0025]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33~35°C，通气量1: 1.0~1.2v/v/min,搅拌，培养24~26hr得二级种子液。
[0026]二级种子培养基组成:蔗糖1.4%，淀粉1.5%，尿素2.0%，玉米浆0.8%，硫酸铵0.4%，碳酸钙0.8%，植物油0.5% ;在118±2°C，保压20分钟。
[0027] 3发酵培养:将二级种子液按12%接种量接种于灭菌好的发酵培养基中培养，培养温度30~33°C，通气量1:0.8~1.0v/v/min,搅拌，发酵过程溶氧20%以上，培养15hr开始补入混合料、植物油、正丙醇，经160~170hr培养得含有红霉素的发酵液。
[0028]发酵培养基组成:淀粉1.0%，蔗糖0.8%，尿素1.0%玉米浆1.0%，硫酸铵0.4%，植物油0.2%，碳酸钙0.5% ;在118±2°C，保压20分钟。
[0029]混合料组成:尿素0.5%，玉米浆0.5%，葡萄糖40%，在118 ± 2 °C，保压20分钟。发酵过程中需要补入发酵液体积的25~30%，流加补入。
[0030]正丙醇浓度30%，其补入量以始终控制发酵液中丙醇含量0.02~0.05%为宜。
[0031]植物油的补入量以控制发酵液中残油0.05~0.2%为宜。
[0032]4放罐参数:总糖0.5%，氨基氮8，沉降度8%，效价8250u/ml。
[0033]实施例2
I 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34~360C，通气量1:0.7~0.8v/v/min,搅拌，培养45~60hr得一级种子液。
[0034]一级种子培养基组成:蔗糖5.0%，玉米浆3.0%，硫酸铵0.5%，轻质碳酸钙0.7% ;在118±2°C，保压20分钟。
[0035]2 二级种子培养:将一级种子液按接种量10%接种于灭菌好的二级种子培养基中培养，培养温度32~34°C，通气量1:0.8~1.0v/v/min,搅拌，培养20~24hr得二级种子液。
[0036]二级种子培养基组成:蔗糖0.8%，淀粉0.8%，尿素1.0%，玉米浆0.4%，硫酸铵0.1%，碳酸钙0.5%，植物油0.2% ;在118±2°C，保压20分钟。
[0037]3发酵培养: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33~35°C，通气量1:1.0~1.lv/v/min，搅拌，发酵过程溶氧30%以上，培养20hr开始补入混合料、植物油、正丙醇，经160~170hr培养得含有红霉素的发酵液。
[0038]发酵培养基组成:淀粉2.0%，蔗糖1.5%，尿素1.8%玉米浆0.5%，硫酸铵0.15%，植物油0.6%，碳酸钙1.0% ;在118±2°C，保压20分钟。
[0039]混合料组成:尿素1.0%，玉米浆0.2%，葡萄糖20%，混合灭菌。全程补入发酵液体积的30~35%,流加补入。
[0040]正丙醇浓度20%，控制发酵液中丙醇含量0.02~0.03%。[0041]植物油控制发酵液中残油0.05~0.15%。
[0042]4放罐参数:总糖0.8%，氨基氮6，沉降度12%，效价8320u/ml。
[0043]实施例3
I 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32~34°C，通气量1:0.6~0.7v/v/min,搅拌,培养45~60hr得一级种子液。
[0044]一级种子培养基组成:鹿糖3.3%，玉米浆2%，硫酸铵0.1%，轻质碳酸钙0.9% ;在118±2°C，保压20分钟。
[0045] 2 二级种子培养:将一级种子液按接种量5%接种于灭菌好的二级种子培养基中培养，培养温度34~36°C，通气量1:1.0~1.lv/v/min，搅拌，培养26~30hr得二级种子液。
[0046]二级种子培养基组成:蔗糖1.2%，淀粉1%，尿素2.5%，玉米0.5%，硫酸铵0.25%，碳酸钙0.9%，植物油0.3% ;在118±2°C，保压20分钟。
[0047]3发酵培养:将二级种子液按15%接种量接种于灭菌好的发酵培养基中培养,培养温度33~35°C，通气量1: 1.0~1.2v/v/min,搅拌，发酵过程溶氧30%~50%，培养20hr开始补入混合料、植物油、正丙醇，经160~170hr培养得含有红霉素的发酵液。
[0048]发酵培养基组成:淀粉0.8%，蔗糖1.2%，尿素1.2%玉米浆0.8%，硫酸铵0.3%，植物油0.5%，碳酸钙0.6% ;在118±2°C，保压20分钟。
[0049]混合料组成:尿素0.7%，玉米浆0.35%，葡萄糖30%，混合灭菌。全程补入发酵液体积的25~30%，流加补入。
[0050]正丙醇浓度40%，控制发酵液中丙醇含量0.02~0.03%。
[0051]植物油控制发酵液中残油0.05~0.15%。
[0052]4放罐参数:总糖0.6%，氨基氮10，沉降度10%，效价8580u/ml。
[0053]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35~36°C，通气量1: 1.2~1.5v/v/min，搅拌，培养50~60hr得一级种子液。
[0054]一级种子培养基组成:淀粉2%，葡萄糖2.0%，糊精1.0%，黄豆饼粉2.0%，酵母粉
1.0%，硫酸铵0.4%，玉米浆0.4%，氯化钠0.4%，碳酸钙1.0%，豆油0.2% ;在122~124。。，保压30分钟。
[0055]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°C，通气量1: 1.2~1.5v/v/min,搅拌，培养26~28hr得二级种子液。
[0056]二级种子培养基组成:淀粉3.0%，葡萄糖2.0%，糊精1.0%，黄豆饼粉3.0%，酵母粉
0.5%，硫酸铵0.2%，玉米浆0.5%，氯化钠0.2%，碳酸钙0.8%，豆油0.2% ;在122~124°C，保压30分钟。
[0057]3发酵培养: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°C，通气量1:1.1~1.4v/v/min，搅拌，发酵过程溶氧30%以上，培养20hr开始补入混合料、植物油、正丙醇，经160~170hr培养得含有红霉素的发酵液。
[0058]发酵培养基组成:淀粉2.0%，葡萄糖3.0%，糊精1.0%，黄豆饼粉3.5%，酵母粉
0.5%，硫酸铵0.2%，玉米浆0.4%，氯化钠0.3%，碳酸钙0.7%，豆油0.2% ;在122~124。。，保压30分钟。
[0059]混合料组成:黄豆饼粉3.0%，酵母粉3.0%，玉米浆1.5%，葡萄糖40%，在122~124°C，保压30分钟。发酵过程中需要补入发酵液体积的30~40%，流加补入。
[0060]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。
[0061]植物油的补入量以控制发酵液中残油0.06~0.08%为宜。
[0062]4放罐参 数:总糖3.0%,氨基氮30，沉降度35%，效价8180u/ml。
【权利要求】
1.一种红霉素链霉菌发酵生产红霉素的培养基，包括一级种子培养基、二级种子培养基和发酵培养基，其特征是:所述一级种子培养基、二级种子培养基和发酵培养基中均含有蔗糖和玉米浆。
2.按照权利要求1所述的红霉素链霉菌发酵生产红霉素的培养基，其特征在于所述一级种子培养基组成为:蔗糖2~5%，玉米浆I~3%，硫酸铵0.1~0.5%，轻质碳酸钙0.5~0.9%，以重量百分比计。
3.按照权利要求1所述的红霉素链霉菌发酵生产红霉素的培养基，其特征在于所述二级种子培养基组成为:蔗糖0.8~1.4%，淀粉0.5~1.5%，尿素I~2.5%，玉米浆0.4~0.8%，硫酸铵0.1~0.4%，碳酸钙0.5~0.9%，植物油0.2~0.5%，以重量百分比计。
4.按照权利要求1所述的红霉素链霉菌发酵生产红霉素的培养基，其特征在于所述发酵培养基组成为:淀粉0.8~2%，蔗糖0.8~1.5%，尿素1.0~1.8%玉米浆0.5~1.0%，硫酸铵0.15~0.4%，植物油0.2~0.6%，碳酸钙0.5~1.0%，按重量体积比计。
5.一种红霉素链霉菌发酵生产红霉素的发酵方法，其特征在于其工艺步骤为:将红霉素链霉菌斜面孢子接到已灭菌好的如权利要求1所述的一级种子培养基中，在培养温度32~36°C，通气量1:0.4~0.8v/v/min并搅拌的条件下培养45~60hr，然后按接种量5~15%接入到灭菌好的如权利要求2所述的二级种子培养液中，在培养温度32~36°C，通气量1:0.8~1.2v/v/min并搅拌的条件下培养20~30hr，最后按照接种量10~20%接入到灭菌好的如权利要求3所述的发酵培养基中，在培养温度30~35°C，通气量1:0.8~1.3v/v/min并搅拌条件下培养160~180hr得到含有红霉素的发酵液。
6.按照权利要求5所述的发酵方法，其特征在于所述发酵过程中，控制溶氧在20%~50%。
7.按照权利要求5所述的发酵方法，其特征在于所述发酵过程中需要补充含氮、碳和前体物质的混合料，所述混合料组成为:尿素0.5~1.0%,玉米衆0.2~0.5%,葡萄糖20~40% ;混合料的补入量为发酵液体积的25~35%。
8.按照权利要求5所述的发酵方法，其特征在于所述发酵过程中需要补充植物油，控制发酵液中残油始终保持在0.05~0.2%。
9.按照权利要求5所述的发酵方法，其特征在于所述发酵过程中需要补充正丙醇，控制发酵液丙醇含量始终保持在0.02~0.05%。
10.按照权利要求5所述的发酵方法，其特征在于所述一级种子培养基、二级种子培养基和发酵培养基的灭菌条件为:灭菌温度118±2°C，保压20分钟。
【文档编号】C12N1/20GK103484407SQ201310442297
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2013年9月26日 优先权日:2013年9月26日
【发明者】郭海燕, 孙瑞君, 胡晓玲 申请人:宁夏启元药业有限公司