本发明属于微生物发酵，具体涉及一种基于调控代谢合成速度的纳他霉素培养基及其培养工艺。
背景技术：
1、纳他霉素(natamycin)由纳塔尔链霉菌、恰塔努加链霉菌、或褐黄抱链霉菌等链霉菌发酵合成，是一种多烯烃大环内醋类抗真菌剂。纳他霉素几乎对全部的真菌都具有抑制和杀灭活性，抑菌谱系广泛，对人体无害，很难被人体消化道吸收，而且微生物很难对其产生抗性。作为天然的防腐剂，纳他霉素具有高效、无毒、安全、无副作用等特点，在食品原料保鲜、成品防腐方面具有较好的抗菌效果，被广泛应用于食品保险、植物病害防治、饲料及医疗等领域。
2、在纳他霉素的合成中，终产物是以丙二酸单酰辅酶a(malonylcoa)和乙酰辅酶a(acetyl coa)为前体的，二者的合成均与培养基中碳源、氮源的选择和浓度控制密切相关；同时柠檬酸对草酰乙酸脱羧酶具有激活作用，所以atp过量会使草酰乙酸的合成减少，抑制纳他霉素的产生。基础料中加入高浓度的碳源、氮源，前期利用速度过快导致，中后期氮源的分解和菌体衰亡较早，不利于菌体代谢和纳他霉素的合成，使得发酵含量长期处于较低水平。
3、近年来国内在提高卡那霉素效价的研究上开展了大量工作，主要集中在改善菌丝形态、提高溶氧能力、添加氨基酸与前体物质等方法上。申请号为201810603938.0的中国专利公开了一种调控褐黄孢链霉菌发酵生产纳他霉素的制备方法，在发酵过程中添加植物激素的同时添加复合前体物质丙酸钠，提高了纳他霉素产量。申请号为申请号201910369887.4的中国专利公开了一种基于外源饱和脂肪酸添加的纳他霉素发酵工艺，通过在基础料中添加5.33％左右饱和脂肪酸，在5l发酵罐中培养120h最终合成纳他霉素7.5g/l。采用添加前体物质的方法虽然能够提升效价，但空间有限，且含量越大，反而会产生反馈抑制，同时前体原料料价格较贵，生产成本较大，经济实用性差，也不利于放大生产。另外，发酵基础料中增加较多的氮源液容易导致初级代谢旺盛，菌体量较大，产素降低，后期菌体活力降低，产物合成速度降低。
4、综上，如何控制菌体的生长和产素速度对提升发酵水平有较大影响，同时如何优化使得菌体能够最大化生长和产物，提高后期菌体活力，促进效价增加也至为关键。
5、鉴于此，提出本发明。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种基于调控代谢合成速度的纳他霉素培养基及其培养工艺，发酵培养基能够提升发酵含量，采用廉价的原材料提供适合菌体生长和产素的营养配比，调控菌体生长代谢和产物合成速度；使用本发明的培养工艺，降低了生产成本，减少设备投资和动力成本，提高了生产效率。
2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
3、第一方面，本发明提供一种纳他霉素发酵培养基，以质量百分数计，由以下物料制成：2.0～6.0％葡萄糖，1.5～3.5％水解羽毛粉，1.0～2.0％浦发酵母浸粉，0.1～0.3％氯化钠，0.05～0.15％七水硫酸镁，0.1～0.3％柠檬酸，维生素b10.01～0.03％，维生素b20.01～0.03％，0.02～0.03％消泡剂，余量为水；
4、所述纳他霉素发酵培养基的ph为7.4～7.5。
5、第二方面，本发明提供一种利用上述发酵培养基的基于调控代谢合成速度的纳他霉素培养工艺，包括如下步骤：将纳他霉素种子液接入权利要求1所述发酵培养基中，进行发酵，发酵过程中控制发酵液ph为6.0～6.3；同时，在对数生长初期纳他霉素的合成启动后，补加葡萄糖，并变速流补料直至发酵结束，即得纳他霉素发酵液。
6、作为本发明优选的技术方案，纳他霉素种子液的制备包括如下步骤：将褐黄袍链霉菌孢子液按0.1～0.2％的接种量接种于种子培养基中进行培养，料液于od600nm下检测，当吸光度值a600≥3.0、ph值降至6.5以下、培养时间16～24h时，即得纳他霉素种子液。
7、作为本发明优选的技术方案，以质量百分数计，所述种子培养基由以下物料制成：0.5～1.5％葡萄糖，0.6～0.8％牛骨蛋白胨，0.4～0.8％浦发酵母浸粉，0.25～0.75％氯化钠，0.005～0.015％消泡剂，余量为水；
8、所述种子培养基的ph为6.8～7.0。
9、作为本发明优选的技术方案，纳他霉素种子液的制备过程中，罐压0.04±0.005mpa，培养温度29±0.5℃，通气比0.8～1.0vvm，溶氧控制在30～40％。
10、作为本发明优选的技术方案，纳他霉素种子液的发酵培养过程中，接种量为10％，菌浓维持在38-45％，培养周期为120h。
11、作为本发明优选的技术方案，纳他霉素种子液的发酵培养过程中，罐压0.04±0.005mpa，培养温度30±0.5℃，通气比0.8～1.0vvm，溶氧的范围为30％～40％，全程通过调节氨水流加速率控制ph，ph降至6.2后补加氨水，40h后ph控制在6.0，同时温度降至29±0.5℃培养。
12、作为本发明优选的技术方案，纳他霉素种子液的发酵培养过程中，总糖降至2.5g/100ml以下开始补加葡萄糖，流加量为发酵液体积的0.3～0.4％；
13、其中，以质量百分数计，变速流补料的组成为：10～20％水解羽毛粉，1.0～2.0％柠檬酸，余量为水；水解羽毛粉总氨基酸含量≥70％。
14、作为本发明优选的技术方案，纳他霉素种子液的发酵培养过程中，所述补料的流加速率为：20～48h4.8～7.2ml/l/h，48～96h9.6～12ml/l/h，98h～发酵结束3.6～6.0ml/l/h。
15、作为本发明优选的技术方案，种子培养基的灭菌后质量要求为：氨基氮80～120mg/100ml，总糖0.5～1.5g/100ml，ph6.8～7.0；发酵培养基的灭菌后质量要求为：氨基氮400～500mg/100ml，总糖2.0～6.0g/100ml，ph7.2～7.3。
16、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
17、(1)本发明提供了一种适用于纳他霉素发酵阶段的发酵培养基，主要原料为水解羽毛粉、柠檬酸等，其中水解羽毛粉含有多种小分子多肽及多种氨基酸，有利于提高增强菌体代谢，提高发酵起步效价。
18、(2)本发明提供的一种纳他霉素的培养工艺，确定了褐黄孢链霉菌发酵生产纳他霉素的发酵培养基营养物质最佳配比；发酵过程中调节氨水控制ph；通过补加葡萄糖维持糖代谢。培养基中添加的维生素b1和维生素b2能够提高糖的转化率，促进代谢，同时作为催化剂还能够促进非核糖体肽合酶在纳他霉素多肽链合成过程中氨基酸的活化和加成。补料过程中，根据菌体生长和产物合成特性以一定氨氮量补加水解羽毛粉和柠檬酸，在维生素的促进作用下控制菌体代谢合成速度，增强菌丝发酵后期产素能力，显著提升了纳他霉素发酵单位25％以上；采用本发明的培养工艺，降低了发酵成本，提高了生产效率，有利于纳他霉素的工业化生产。
1.一种纳他霉素发酵培养基，其特征在于，以质量百分数计，由以下物料制成：2.0～6.0％葡萄糖，1.5～3.5％水解羽毛粉，1.0～2.0％浦发酵母浸粉，0.1～0.3％氯化钠，0.05～0.15％七水硫酸镁，0.1～0.3％柠檬酸，维生素b10.01～0.03％，维生素b20.01～0.03％，0.02～0.03％消泡剂，余量为水；
2.一种基于调控代谢合成速度的纳他霉素培养工艺，其特征在于，包括如下步骤：将纳他霉素种子液接入权利要求1所述发酵培养基中，进行发酵，发酵过程中控制发酵液ph为6.0～6.3；同时，在对数生长初期纳他霉素的合成启动后，补加葡萄糖，并变速流补料直至发酵结束，即得纳他霉素发酵液。
3.根据权利要求2所述的一种基于调控代谢合成速度的纳他霉素培养工艺，其特征在于，纳他霉素种子液的制备包括如下步骤：将褐黄袍链霉菌孢子液按0.1～0.2％的接种量接种于种子培养基中进行培养，料液于od600nm下检测，当吸光度值a600≥3.0、ph值降至6.5以下，即得纳他霉素种子液。
4.根据权利要求3所述的一种基于调控代谢合成速度的纳他霉素培养工艺，其特征在于，以质量百分数计，所述种子培养基由以下物料制成：0.5～1.5％葡萄糖，0.6～0.8％牛骨蛋白胨，0.4～0.8％浦发酵母浸粉，0.25～0.75％氯化钠，0.005～0.015％消泡剂，余量为水；
5.根据权利要求3所述的一种基于调控代谢合成速度的纳他霉素培养工艺，其特征在于，纳他霉素种子液的制备过程中，罐压0.04±0.005mpa，培养温度29±0.5℃，通气比0.8～1.0vvm，溶氧控制在30～40％。
6.根据权利要求2所述的一种基于调控代谢合成速度的纳他霉素培养工艺，其特征在于，纳他霉素种子液的发酵培养过程中，接种量为10％，菌浓维持在38-45％，培养周期为120h。
7.根据权利要求6所述的一种基于调控代谢合成速度的纳他霉素培养工艺，其特征在于，纳他霉素种子液的发酵培养过程中，罐压0.04±0.005mpa，培养温度30±0.5℃，通气比0.8～1.0vvm，溶氧的范围为30％～40％，全程通过调节氨水流加速率控制ph，ph降至6.2后补加氨水，40h后ph控制在6.0，同时温度降至29±0.5℃培养。
8.根据权利要求2所述的一种基于调控代谢合成速度的纳他霉素培养工艺，其特征在于，纳他霉素种子液的发酵培养过程中，总糖降至2.5g/100ml以下开始补加葡萄糖；
9.根据权利要求2所述的一种基于调控代谢合成速度的纳他霉素培养工艺，其特征在于，纳他霉素种子液的发酵培养过程中，所述补料的流加速率为：20～48h4.8～7.2ml/l/h，48～96h9.6～12ml/l/h，98h～发酵结束3.6～6.0ml/l/h。
10.根据权利要求4所述的一种基于调控代谢合成速度的纳他霉素培养工艺，其特征在于，种子培养基的灭菌后质量要求为：氨基氮80～120mg/100ml，总糖0.5～1.5g/100ml，ph6.8～7.0；发酵培养基的灭菌后质量要求为：氨基氮400～500mg/100ml，总糖2.0～6.0g/100ml，ph7.2～7.3。