發(fā)酵過程玉米漿質量研究

摘 要:本文考察了青霉素發(fā)酵培養(yǎng)基中玉米漿稀、稠漿對發(fā)酵搖瓶效價的影響，發(fā)現(xiàn)培養(yǎng)基中稠玉米漿較稀玉米漿(玉米漿干物質計以40%計)，對發(fā)酵效價提高較為有利。

關鍵詞:玉米漿搖瓶效價

中圖分類號:TQ923文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)02(c)-0006-01

引言

玉米漿是制玉米淀粉的副產(chǎn)物。制造玉米淀粉須將玉米粒先用亞硫酸浸泡，浸泡液濃縮即制成黃褐色的液體，叫玉米漿。

玉米漿中含有豐富的可溶性蛋白、生長因子和一些前體物質，含大約40%～50%固體物質。在玉米浸泡過程中若長有乳酸菌，對提高玉米漿的質量有較大好處;若長有腐敗性細菌，在浸泡過程中，腐敗性細菌會利用玉米漿的營養(yǎng)物質，導致玉米漿干物質量減少，總氮量降低，酸度發(fā)生明顯變化，從而使玉米漿的質量降低。玉米漿是微生物生長普遍應用的有機氮源，其富含的生長因子和一些前提物質，還能促進青霉素等抗生素的生物合成。培養(yǎng)基中的玉米漿是供給菌體生長繁殖所需要的主要氮源，屬于快速利用氮源。培養(yǎng)基中氮源濃度過高對菌絲體的次級代謝產(chǎn)生阻遏作用，會導致初級代謝旺盛，產(chǎn)抗時間推后，從而減少青霉素產(chǎn)量，前期單位偏低;初始濃度過低，營養(yǎng)不良，不能夠產(chǎn)生足夠的菌體，導致前期代謝慢，單位低，整個發(fā)酵過程代謝緩慢，體積不易控制。微生物在生物反應器中的發(fā)酵過程是多尺度的，如基因尺度的遺傳特性、細胞尺度的代謝調節(jié)和反應器尺度的傳遞混和等。只要發(fā)酵過程中某個因素成為限制因素，就會產(chǎn)生全局的影響。因此在青霉素發(fā)酵生產(chǎn)中，玉米漿雖然作為有機氮源添加至各級培養(yǎng)基中，但其因產(chǎn)地、總氮含量、干物質含量的質量變化會對發(fā)酵過程產(chǎn)生一系列多尺度的影響。本研究著重從發(fā)酵搖瓶小試實驗角度，考察了發(fā)酵培養(yǎng)基中玉米漿質量對青霉素發(fā)酵效價的影響，從而為提高發(fā)酵水平提供依據(jù)。

青霉素以其毒性低，藥效可靠，抗菌譜廣等優(yōu)點被廣泛應用于抗感染治療，特別是近些年來，青霉素原料的后加工與半合成領域愈來愈廣，因此，提高生產(chǎn)水平日益重要，也是抗生素制藥企業(yè)提高效益和競爭力的關鍵。青霉素是一種廣譜的抗生素，一直以來是臨床首選抗菌藥物。自從1928年英國人弗萊明發(fā)現(xiàn)至今已有70多年歷史。在這70多年里，青霉素的生產(chǎn)有著飛躍式的發(fā)展。但國內和國外還是有很大的差距，我們的發(fā)酵指標偏低，發(fā)酵菌種退化較快，菌種復壯的手段相對落后，影響這些因素的原因有多種，但工藝控制是急需改進和完善的主要原因之一。本文通過進行玉米漿質量對發(fā)酵過程影響的小試實驗，來探討一下提高發(fā)酵單位的方法。

1 儀器和材料

1.1 儀器與菌株

1100型高效液相色譜儀(Agilent公司);雙層培養(yǎng)搖床(上海市離心機械研究所);青霉素產(chǎn)生菌產(chǎn)黃青霉(Penicillium chrysogenum)07(本公司保藏)。

1.2 培養(yǎng)基

種子培養(yǎng)基(％):玉米漿4．0(以干物質計);蔗糖2．4;硫酸銨0．4;碳酸鈣0．4;pH6．2～6．5;

發(fā)酵培養(yǎng)基(%):玉米漿3．8(以干物質計);磷酸二氫鉀0．54;硫酸鎂0．071;碳酸鈣0．07;硫酸亞鐵0．018;硫酸錳0．0025;pH6.0～6.2。

2 方法與結果

2.1 培養(yǎng)方法

種子培養(yǎng):將產(chǎn)黃青霉接入滅菌后的搖瓶，培養(yǎng)溫度25℃，培養(yǎng)至對數(shù)生長后期。

發(fā)酵罐實驗:制備玉米漿質量不同的培養(yǎng)基，15％接種量接入種子液進行發(fā)酵實驗。溫度25℃，當發(fā)酵液培養(yǎng)48小時，開始補加苯乙酸，直至放瓶。

2.2 檢測方法

發(fā)酵效價:發(fā)酵液經(jīng)濾紙和微孔濾膜過濾后進行HPLC測定。

色譜條件:色譜柱Diamonsil C18柱(4．6mm×250mm，長5m);流動相HAc／NaAc緩沖液．乙腈(80∶20);檢測波長254nm;流速1．2ml／min:柱溫25℃;進樣量20～tl。采用外標法按峰面積計算樣品中青霉素效價。

3 玉米漿質量影響的考察

(1)使用華藥生產(chǎn)試劑級玉米漿配制搖瓶后做為對照，不同廠家不同規(guī)格玉米漿配制搖瓶培養(yǎng)，通過實驗數(shù)據(jù)對比看出，使用稠漿進行搖瓶實驗，培養(yǎng)效價要高于稀漿搖瓶效價。

(2)使用華藥生產(chǎn)玉米漿配制搖瓶后做為對照，對河南稠稀玉米漿加水稀釋，使其最終干物質為15%，加氫氧化鈣調節(jié)為pH4.8后，配制搖瓶培養(yǎng)，通過實驗數(shù)據(jù)對比看出，使用稠漿進行搖瓶實驗，培養(yǎng)效價要高于稀漿搖瓶效價。

(3)使用華藥生產(chǎn)玉米漿配制搖瓶后做為對照，對不同廠家玉米漿用濾紙過濾后，使用清液(稀漿)和截留體(稠漿)進行搖瓶配制搖瓶培養(yǎng)，通過實驗數(shù)據(jù)對比看出，使用稠漿進行搖瓶實驗，培養(yǎng)效價要高于稀漿搖瓶效價。

4 結果討論

工業(yè)生產(chǎn)中，玉米漿隨產(chǎn)地、季節(jié)不同，質量會有較大波動，因此，要穩(wěn)定工業(yè)生產(chǎn)必須對玉米漿質量提出較高質量要求。通過實驗過程看出，使用試劑級玉米漿配制的發(fā)酵搖瓶生長效價要明顯高于工業(yè)級玉米漿;使用工業(yè)級不同性質稠玉米漿配制的發(fā)酵搖瓶生長效價要高于工業(yè)級稀玉米漿配制的發(fā)酵搖瓶效價。

從生產(chǎn)角度出發(fā)，工業(yè)生產(chǎn)成本方面考慮，在大生產(chǎn)過程中，使用工業(yè)級稠玉米漿具有效益最大化的特點，對生產(chǎn)較為有利。

參考文獻

[1]顧覺奮.微生物藥品化學與分析[M].北京:軍事醫(yī)學科學出版社.1996:12-31.

[2]儲炬，李友榮.現(xiàn)代工業(yè)發(fā)酵調控學[M].北京:化學工業(yè)出版社.2002:202-231.

[3]陳代杰，朱寶泉.工業(yè)微生物菌種選育與發(fā)酵控制技術[M].上海:上海科學技術文獻出版社.1995:83-114.

[4]張嗣良，儲炬.多尺度微生物過程優(yōu)化[M].北京:化學工業(yè)出版社.2002:20-31.

[5]于乃功，阮曉鋼，青霉素發(fā)酵過程優(yōu)化控制問題及方法研究[J].國外醫(yī)藥·抗生素分冊.2004，25(3):97-100.

[6]姜同川.正交試驗設計[M].濟南:山東科學技術出版社.1985:23-49.

[7]鄔行彥，熊宗貴，胡章助.抗生素生長工藝學[M].化學工業(yè)出版社.1987.