玉米漿中磷含量對紅霉素發(fā)酵的影響研究

劉鵬　郭佳　王少云　曾淑云

摘 要：本研究取三種磷含量不同的玉米漿進行紅霉素發(fā)酵培養(yǎng)的研究，當玉米漿中磷含量達到4500-5500μg/mL時，發(fā)酵效價較低，為8864μg/mL，紅霉素A組分80.3%;當玉米漿中磷含量達到5500-6500μg/mL時，發(fā)酵效價較高，為12374μg/mL，且紅霉素A組分含量較高為85.9%;當玉米漿中的磷含量達到6500μg/mL以上，發(fā)酵效價為10823 μg/mL，紅霉素組分A含量降低，為82.4%。

關鍵詞：紅霉素;玉米漿;磷含量;效價

紅霉素是由紅色鏈霉菌發(fā)酵生產的十四元環(huán)大環(huán)內酯類抗生素，是重要的原料藥和中間體，抗菌譜廣，臨床上可用于治療對青霉素過敏的患者，并且可治療耐金黃色葡萄球菌和鏈球菌感染引起的疾病。玉米漿是濕法生產玉米淀粉的副產物，其中還有大量的營養(yǎng)物質，如蛋白質、磷、糖分等。因其含有大量的營養(yǎng)物質，被用于生產抗生素、有機酸和其他發(fā)酵產品的生產。其中磷含量影響紅霉素發(fā)酵生產，本文通三種磷含量不同的玉米漿進行發(fā)酵培養(yǎng)，探究玉米漿中磷含量對紅霉素發(fā)酵生產的影響。

1 儀器與材料

1.1 儀器及原料

50L中試發(fā)酵罐，北京霍爾斯生物科技有限公司;上海伍豐LC-100PHP型高效液相色譜儀（雙泵梯度），杭州俊生科學器材有限公司;數(shù)顯旋轉粘度計，淄博淄分儀器有限公司;淀粉，購自河北德瑞淀粉有限公司;豆粉，武漢佳合隆食品原料有限公司;糊精，上饒市富宏生物科技有限公司;玉米漿購自華藥集團;硫酸銨，江蘇連云港龍?zhí)┩称放淞嫌邢薰?輕質碳酸鈣，鄭州仁恒化工產品有限公司;硫酸鎂，四川華源盛泰生物科技有限公司;氯化鈷，廣州市升彤貿易有限公司。

1.2 菌種及培養(yǎng)基

紅色鏈霉菌為2019年公司研發(fā)中心篩選的高單位菌株，編號為20190814，發(fā)酵培養(yǎng)基組成為：淀粉0.3%，玉米漿0.3%，硫酸銨0.2%，碳酸鈣0.8%，硫酸鎂0.1%，氯化鈷0.02%，適量消沫劑，其余為水，以重量體積比計。

2 方法與結果

2.1 發(fā)酵過程

采用二級發(fā)酵方式，取新鮮的斜面接種到裝有120mL培養(yǎng)基的500mL種子搖瓶中，33℃振蕩培養(yǎng)48h后轉入58L的發(fā)酵罐中，32℃培養(yǎng)168h，培養(yǎng)過程中溶氧維持在30%以上。

2.2 發(fā)酵數(shù)據(jù)測定

紅霉素發(fā)酵液效價測定：硫酸水解法。

溶磷測定：鉬藍比色法。

總糖測定：DNS法。

濕菌濃測定（PMV）：取發(fā)酵液10 mL離心（3000×g），量取沉淀物積計算菌濃。

2.3 實驗結果

根據(jù)不同磷含量的玉米漿，設計磷含量梯度的發(fā)酵培養(yǎng)基。將使用玉米漿磷含量為4500-5500μg/mL定為實驗組A，將使用玉米漿磷含量為5500-6500μg/mL定為實驗組B，將使用玉米漿磷含量大于6500 μg/mL的定為實驗組C，按上述配方及發(fā)酵過程培養(yǎng)。

磷在發(fā)酵過程中，不僅影響菌絲生長，而且對發(fā)酵液黏度、發(fā)酵效價、菌體濃度具有明顯的影響，現(xiàn)以A、B、C三組發(fā)酵培養(yǎng)基發(fā)酵培養(yǎng)，其結果如過程曲線所示：

從粘度曲線可以看出，玉米漿中磷含量影響發(fā)酵液的粘度。在發(fā)酵過程中，玉米漿中磷含量越高，其發(fā)酵液黏度越大，玉米漿中磷含量對發(fā)酵液黏度的影響貫穿整個發(fā)酵過程，且A、B、C三組發(fā)酵培養(yǎng)基的黏度：A>B>C。

從效價變化曲線看出，當玉米漿中的磷含量在4500-6500μg/mL時，促進發(fā)酵效價增長，但是當玉米漿中磷含量超過6500μg/mL時，將會抑制發(fā)酵液效價的增長。發(fā)酵168 h時，實驗組B的發(fā)酵效價比實驗組A和實驗組C分別高于3510μg/mL和1551μg/mL，說明適量的磷含量有助于紅霉素發(fā)酵次級代謝。從PMV曲線可以看出，培養(yǎng)基A、B、C在發(fā)酵周期48 h時，菌濃達到最大值，培養(yǎng)基A菌濃約為35%，培養(yǎng)基B菌濃約為40%，培養(yǎng)基C菌濃約為45%，且磷含量和菌濃曲線保持一致，表明玉米漿中磷含量較高，促進菌濃的積累，從而提高發(fā)酵液黏度。

由表1可知，玉米漿中磷含量影響紅霉素發(fā)酵液的組分，在發(fā)酵周期為168h時，實驗組B紅霉素發(fā)酵效價最高，并且有效成分紅霉素A（Er-A%）最高，可達到85.9%，比實驗組A、實驗組C分別高出5.6%和3.5%，且其他發(fā)酵成分低于實驗組A、實驗組C。

3 討論

紅霉素發(fā)酵生產過程中，需要磷元素促進菌絲生長，可增加發(fā)酵液黏度，提升菌濃，而且還可影響紅霉素發(fā)酵液組分，但是從發(fā)酵效價方面觀察，發(fā)酵過程中，玉米漿中磷含量在4500-6500μg/mL時，促進發(fā)酵效價增長，并且紅霉素A組分（Er-A%）同時提升。當玉米漿中的磷含量大于6500 μg/mL時，紅霉素發(fā)酵效價隨著磷含量的增加而降低，且紅霉素A組分也隨之降低。玉米漿中的磷含量對紅霉素發(fā)酵影響貫穿整個發(fā)酵過程。

參考文獻：

[1]唐政潔，劉莎.淺析玉米漿對青霉素發(fā)酵生產的影響[J]. 黑龍江科技信息，2011（7）.

[2]于曉光，陳勇，莊英萍，等.基于磷含量調控的紅霉素發(fā)酵培養(yǎng)基優(yōu)化[J].中國醫(yī)藥工業(yè)雜志，2013，44（12）.

[3]王婷，張德志，蔡檸勻，等.玉米漿在發(fā)酵工業(yè)中的應用及研究進展[J].發(fā)酵科技通訊，2018，47（4）.