一种甾体化合物菌渣无害化的处理方法与流程

文档序号:20873759发布日期:2020-05-26 16:11阅读:477来源:国知局

本发明属于生物技术领域,具体而言,涉及一种甾体化合物菌渣无害化的处理方法。



背景技术:

自上世纪50年代发现甾体药物以来,到目前为止已经鉴定了300多种甾体药物。甾体药物具有很强的抗感染、抗过敏、抗病毒和抗休克等药理作用。近年来,甾体药物在医疗领域的应用范围不断扩大,被广泛用于治疗风湿病、心血管、胶原性病症、淋巴白血病、人体器官移植、抗肿瘤、细菌性脑炎、皮肤病、内分泌失调、老年性疾病等,甾体激素药物已成为仅次于抗生素的第二大类药物(式1)。

在微生物降解过程中可通过控制微生物内不同酶的活力,获得如4-ad、add、9-oh-ad、谷内酯、ba、dba和脱氢表雄酮(dhea)等重要的中间体,应用于合成多种甾体激素药物,如肾上腺皮质激素,孕激素,蛋白同化激素等。随着时代的发展,环境问题越来越成为制约社会和科技发展的重大问题。传统的甾体化合物中间体的生产模式需要消耗大量的薯蓣皂素资源,而其基本上是由专门的耕地种植获得。此外,工业上在皂素资源的提取和裂解过程中会产生大量的废水以及其他污染物,使得该行业面临着巨大的环保压力。因此,利用大豆油榨取后的固体作为植物甾醇来源,利用微生物发酵生产甾体化合物正在逐渐替代薯蓣皂素作为原料生产甾体类药物。在微生物代谢发酵生产甾体药物过程中,使用最多的微生物是红球菌(mohnww,wilbrinkmh,casaboni,stewartgr,liuj,vandergeizer,etal.geneclusterencodingcholatecatabolisminrhodococcusspp.jbacteriol.2012;194:6712-9)与分枝杆菌和诺卡氏菌。

《制药工业污染防治技术政策》中第五条“固体废物处置和综合利用”第二款明确规定“生产维生素、氨基酸及其他发酵类药物产生的菌丝废渣经鉴别为危废的,按照危险废物处理”。利用上述菌株在发酵生产甾体相关的化合物过程中产生大量的菌渣,虽然相应的后处理工艺可以将代谢的中间体、产物进行有效分离,但是仍有少量的甾体化合物存在于菌体残渣中,作为菌渣中的有机质之一,参与发酵菌渣的二次发酵,由于含有这些化合物导致菌渣必须直接焚烧,虽然焚烧是最彻底的处置方法,由于菌渣中含有70%的水分,热值低,需要额外添加助燃剂,从而大大增加了甾体化合物发酵的成本,限制了甾体化合物发酵生产产业的发展。

研究甾体化合物发酵菌渣的无害化处理,不仅可以降低菌渣的后处理成本,而且无害化后的菌渣可以作为其他资源使用,不存在甾体化合物的二次污染,是具有极大的应用基础和产业需求的。



技术实现要素:

本发明的目的是针对现有甾体化合物中间体发酵后菌渣的无害化后处理,即利用生物技术手段,将发酵菌渣中残留的甾体代谢物、中间产物、产物进行完全代谢,生成二氧化碳和水,从而使菌渣可以避免直接焚烧,而是作为资源,进行二次利用。

本发明的目的是通过如下技术方案实现的:

将甾体化合物发酵菌渣与微生物混合,进行二次发酵,将菌渣中残留的甾体代谢的相关的中间体、产物完全转化为二氧化碳和水;根据需要代谢的菌渣种类不同,其中所述的微生物为单一菌株或混合菌株。

所述菌株为:mycobacterium.smegmatismc2155,mycobacteriumfortuitum6841,rhodococcusrhodochrouscgmcc4.1815,rhodococcusrhodochrouscgmcc4.1816,rhodococcuserythropolis1-wy1406,rhodococcussp.1-wy5901,rhodococcussp.1-0130,pseudomonasputidapp07。

通过将不同处理方法获得的菌株与上述单一或多个菌株进行混合后,利用发酵菌渣内的残留有机物(包含未完全分离的甾体代谢中间体、产物)作为二次发酵的营养,将其最终分解为二氧化碳和水,进行无害化后的菌体残渣,菌渣富含蛋白质、氨基酸等营养元素,因此将其用作生产饲料或饲料添加剂是一种回收利用的有效方法。

具体实施方式

实施例1菌体残渣获得

4-ad,add,9-ohad,ba,dba等甾体化合物发酵产物会在有机相中有分布,因此需要有机溶剂的萃取后,离心水相分离得到固体残渣;

谷内酯等物质由于产物溶解在水相,因此直接离心水相得到菌体残渣。

实施例2用于处理甾体化合物菌渣的微生物的发酵培养

发酵培养基:脱脂豆粉:10g/l玉米浆干粉:5g/l,磷酸氢二铵:3g/l大豆油,ph:7.5121℃灭菌40分钟。

实施例3用于处理甾体化合物菌渣的微生物的筛选

1、分别称取(ad,add,ba,dba,9-oh-ad)配置1g/l的培养基,摇瓶30度培养;

2、接种各个菌种;

3、hplc,gc,tlc检测降解率。

实施例4用微生物处理甾体化合物发酵菌渣

1、发酵罐发酵生产甾体化合物后剩余的菌体残渣;

2、无害化菌渣处理发酵:

a:直接加入适量水调节ph7.0制备发酵培养基或

b:加入适当缓冲盐调节ph7.0制备发酵培养基或

c:加入适量培养基调节ph7.0制备发酵培养基;

3、接种实施例3中筛选出代谢甾体化合物能力较强的菌种;

4、发酵转化后的发酵液用乙酸乙酯三倍体积萃取。

实施例5甾体化合物发酵菌渣的无害化处理后结果检测

表1筛选的菌株对甾体化合物代谢的hplc结果(a处理方式)

通过结果可以看出mycobacteriumfortuitum6841和rhodococcussp.1-0103对于甾体化合物(甾体代谢中间产物)几乎完全降解,对于含有上述中间体菌渣的降解具有较好效果。

对比a、b、c的结果,代谢效率无明显差异。

实施例6甾体化合物发酵菌渣的单一菌株无害化处理后结果

含有ad,add的菌株,适量水调节ph7.0至原发酵液的四分之一,接种菌株mycobacteriumfortuitum6841至菌渣水溶液中,每四个小时hplc检测,菌渣中ad,add的浓度。48小时后,ad,add<0.0005g/l。

实施例7甾体化合物发酵菌渣的复合菌株无害化处理后结果

含有ad,add的菌株,适量水调节ph7.0至原发酵液的四分之一,接种菌株mycobacteriumfortuitum6841和rhodococcussp.1-0103至菌渣水溶液中,每四个小时hplc检测,菌渣中ad,add的浓度。36小时后,ad,add<0.0001g/l。

实施例8甾体化合物发酵菌渣的单一菌株无害化处理后结果

含有ba,dba,9-ohad的菌株,适量水调节ph7.0至原发酵液的四分之一,接种菌株rhodococcusrhodochrouscgmcc4.1815至菌渣水溶液中,每四个小时hplc检测,菌渣中ad,add的浓度。48小时后,ba,dba,9-ohad<0.0005g/l。

实施例9甾体化合物发酵菌渣的复合菌株无害化处理后结果

含有ba,dba,9-ohad的菌株,适量水调节ph7.0至原发酵液的四分之一,接种菌株rhodococcusrhodochrouscgmcc4.1815和rhodococcussp.1-0130至菌渣水溶液中,每四个小时hplc检测,菌渣中ad,add的浓度。48小时后,ba,dba,9-ohad<0.0001g/l。

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