红霉素的发酵及提取工艺.ppt

红霉素的发酵工艺及提取工艺
报告人
赵训平
小组成员:
陈云、杜婧文,李安、陈哲
红霉素的产生菌及育种
1950年,Lily研究室首次从菲律宾的一个土样中筛选到了一株产红霉素的红色链霉素〈现称为红色糖多胞菌〉。该菌在合成培养基上生长时,气生菌丝为白色,孢子丝呈不紧密的螺旋状,3~5圈,孢子呈球状
我国20世纪60年代以红色糖多胞菌P32–103为菌种开始红霉素的工业生产,该菌发酵效价低,且易染噬菌体。随后,国内学者不断以该菌为原始菌进行了传统的诱变育种,获得许多生产性能良好的菌株。
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红霉素的发酵工艺
孢子培养孢子培养
沙土孢子母瓶斜面培养
37℃ 7 ~ 10 h 37℃ 7 ~ 10 h
种子罐培养
子瓶斜面培
34 ~ 35℃ 60 ~ 70h
种子罐培养发酵
一级种子液二级种子液
32 ~35 ℃ 30~32h 31℃ 150~160h
发酵液
红霉素的发酵工艺
1〉种子培养:
〈1〉生产孢子的制备:红色糖多胞菌斜面孢子培养基由淀粉、玉米浆、硫酸铵等组成,孢子培养的温度为37℃,湿度50﹪左右。母瓶斜面培养9d,子瓶斜面培养7d。成熟的孢子呈深米黄色,色泽鲜艳、均匀、无黑点,孢子瓶背面有红色色素。
〈2〉生产种子的制备:种子罐及繁殖罐的培养基由淀粉、葡萄糖、花生饼粉、蛋白胨、硫酸铵和碳酸钙等组成,灭菌后将子瓶斜面孢子制成孢子悬液,用微控注射的方式接入种子罐。种子培养温度为35℃,培养时间为65h,繁殖罐培养温度为33℃,培养时间为30~32h左右。种子培养成熟并经检验合格后以10﹪的接种量移入发酵罐。
红霉素的发酵工艺
2>培养基
发酵培养基最适合的碳源为蔗糖、其次为葡萄糖、淀粉、糊精。生产上常用葡萄糖和淀粉为混合碳源,效果与使用葡萄糖相似。
氮源的代谢对红霉素合成影响很大,当适于菌体生长的氮源耗尽时,菌体才停止生长并迅速合成红霉素。红霉素生产中一般都用有机氮源,其中以黄豆饼粉、玉米浆为最佳。由于黄豆饼粉菌时泡沫较多,故一、二级种子罐及后期补料用部分花生饼粉代替,但全用花生饼粉则最终产品会出现带会现象。在发酵培养基中加少量硫酸铵,可促进菌丝生长。
丙酸是红霉内脂〈合成红霉素的三中产物之一〉合成的前体物质,但丙酸对菌丝生长有抑制作用,所以发酵时以丙醇为发酵前体物质,丙醇在发酵时对菌丝的毒性作用相对较小,对pH的影响也较小,代谢稳定,发酵单位和产品质量都较高。此外,正丙醇除了起前体作用外,还对红色糖多孢菌中乙酰CoA合成的诱导物。
在无机元素中,铁离子抑制红霉素的合成。
红霉素的发酵工艺
3)培养条件: (1) 温度:红霉素发酵采用31℃恒温培养。温度过高时,会产生红霉素C,红霉素C与红霉素A结构相似,但毒性却是红霉素A的两倍,
(2)pH:~,菌丝生长良好,发酵水平稳定。~,而红霉素合成的最适 ~。
(3)通气和搅拌:红霉素发酵为好氧发酵。一般地,发酵最初12h,(每分钟通气量与罐体实际料液体积的比值),~。搅拌速度不宜太快,容易损伤菌丝,不利于发酵
接种
发酵菌种接种菌龄必须掌握恰当时机,接种过早或过晚都将不利于发酵的进行。发酵接入菌种太年轻,前期生长缓慢,产物开始形成时间推迟,整个发酵周期延长;如果太老,菌量虽多,却导致生产能力下降,菌体过早自溶。
菌体浓度对发酵的影响及控制
发酵接种量较大且保持在合适的浓度,则缩短细菌生长期,使产物合成时间提前;但是如果接种量过大,超出适宜值,则生长过快,物料黏度增加,导致溶氧不足,最终影响产物合成
碳源对发酵的影响及其控制按菌体利用快慢而言,分为迅速利用的碳源和缓慢利用的碳源。前者(如葡萄糖)能较迅速地参与代谢、合成菌体和产生能量,并产生分解代谢产物,因此有利于菌体生长,但有的分解代谢产物对产物的合成可能产生阻遏作用;后者(如乳糖)为菌体缓慢利用,有利于延长代谢产物的合成,特别有利于延长抗生素的生产期,也为许多微生物药物的发酵所采用。
氮源对发酵的影响及其控制氮源有无机氮源和有机氮源两类。如谷氨酸发酵,当NH4+供应不足时,就促使形成α-酮戊二酸;过量的NH4+,反而促使谷氨酸转变成谷氨酰胺。发酵培养基一般是选用含有快速利用和慢速利用的混合氮源。如氨基酸发酵用铵盐(硫酸铵或醋酸铵)和麸皮水解液、玉米浆。
补加有机氮源根据产生菌的代谢情况,可在发酵过程中添加某些具有调节生长代谢作用的有机氮源,如酵母粉、玉米浆、尿素等。
补加无机氮源补加氨水或硫酸铵是工业上的常用方法。氨水既可作为无机氮源,又可调节pH值。在抗生素发酵工业中,通氨是提高发酵产量的有效措施。当p