莫能菌素發酵培養基優化研究

于榮 曾淑云 燕紹華 張曉榮

摘 要：本研究采用單因素法和正交試驗法對莫能菌素發酵培養基中碳源、有機氮源進行優化，以達到提升發酵效價目的。結果表明當培養基中碳源為11%豆油，有機氮源為1.5%黃豆粉、1.8%棉籽餅粉、1.3%玉米漿，碳酸鈣添加量為0.7%時可使發酵單位由45000μg/mL提高至52000μg/mL。

關鍵詞：莫能菌素;培養基優化;效價

莫能菌素（Monensin）是一種脂溶性聚醚類抗生素，為略帶特異臭味的白褐色或微黃色粉末，不溶于水但溶于低級醇、酯及酮類、氯仿等有機溶劑，性質較穩定。能夠抑殺金黃色葡萄球菌、鏈球菌及枯草桿菌等多種革蘭氏陽性菌，可防控商品雞球蟲、提高豬、牛、羊對飼料利用率。莫能菌素共4種組分，組分A為主要成分，B、C、D在發酵中極少。莫能菌素結構如圖1。本研究旨在針對莫能菌素發酵培養基的碳源和氮源，通過優化確立一種即降低發酵成本又提高莫能菌素效價的培養基配方，實現增產。

圖1? ?莫能菌素結構

1 實驗材料與方法

實驗材料：①本研究的菌種采用發酵菌種為肉桂地鏈霉菌，為寧夏泰益欣生物科技有限公司所有;②培養基：玉米漿、花生餅粉、玉米蛋白粉、玉米粉、玉米油、碳酸鈣、氯化鉀、鹽酸甜菜堿、磷酸氫二銨、硫酸鎂、有機硅消泡劑;③主要設備有小試設備：15L-30L-100L全自動生化反應器;中試設備：500L-2m3-10m3發酵罐。本試驗針對莫能菌素生物合成和肉桂地鏈霉菌生長特性，從豆油，魚油，花生油，動物油，玉米油中篩選最佳碳源及比例，從棉籽餅粉、黃豆粉、玉米漿和蛋白胨中篩選最佳有機氮源，利用單因素和正交方法考察無機鹽和微量元素的使用比例。

2 結果與分析

2.1 碳源優化

挑選質量合格的豆油，玉米油，花生油、魚油和動物油，均采用6%比例進行發酵生產，結果見表1（注：豆油化學效價設為相對效價100%）。綜合發酵技術水平、成本、來源、貯存、使用等多方面因素，確定最佳碳源為豆油，在此基礎上，再探索豆油加入比例及代謝情況，結果如表2（注：6%豆油量的化學效價設為相對效價100%）、表3所示。

由以上結果得出，隨著豆油加入比例逐漸增大，莫能菌素發酵產量逐步增大，豆油加量達到11%時，其產素能力最高。隨著豆油加量繼續增加，其產素能力逐漸降低。從上述兩表看出，豆油比例由6.0%增到11.0%時，pH變化急速，后期pH過低，導致產素能力下降。因此，為解決pH值問題，在豆油11%基礎上，要考察碳酸鈣最佳添加比例，添加比例由0.5%增到0.55%，0.60%，0.65%，0.7%，結果見表4、表5，由數據看出，培養基中加入0.7%碳酸鈣，其產素能力最好，因此選用11%豆油與0.7%碳酸鈣的比例為基本搭配，解決莫能菌素發酵pH偏低的現象，提高了其發酵單位。

2.2 氮源優化

挑選質量合格的黃豆粉、棉籽餅粉、麩質粉、豆粕、花生餅粉、黃豆餅粉，按1.5%比例分別試驗，不同有機氮源對莫能菌素效價的影響如下：黃豆粉相對效價100%;棉籽餅粉101.1%、麩質粉91.7%、豆粕77.2%、花生餅粉92.1%、黃豆餅粉80.6%。結合原工藝綜合考慮，選用黃豆粉和棉籽餅粉為莫能菌素發酵的有機氮源。采用單因素法，經試驗確認黃豆粉1.5%、棉籽餅粉2.0%為最佳配伍比例。雖然黃豆粉和棉籽餅粉作為遲效氮源有利于莫能菌素合成，但主要問題是發酵前期菌體生長緩慢。因此，將黃豆粉和棉籽餅粉為基礎氮源，再加入1.0%速效氮源，把產抗水平最高值設為相對效價100%，結果見表6。

通過數據分析：黃豆粉和棉籽餅粉+1.0%玉米漿組產抗水平最高。由于速效氮源玉米漿有利于菌體在發酵初期快速生長，而生長良好的產生菌會產生大量水解酶類，有利于遲效氮源黃豆粉和棉籽餅粉的水解利用，保證初級代謝和次級代謝平衡，促進目的產物合成。采用單因素法，通過試驗確認玉米漿最佳含量為1.3%。綜上，為確認其最佳配方，對莫能菌素發酵培養基的有機氮源開展正交試驗，具體結果見表7、8。由正交試驗結果得到因素主次順序依次為：玉米漿（C）>棉籽餅粉（B）>黃豆粉（A）。因此，本次正交試驗中的各個因素最佳搭配為A2B1C2，即黃豆粉1.5%、棉籽餅粉1.8%、玉米漿1.3%。

綜上所述，微生物發酵碳源為微生物的生長提供骨架和能源，篩選到合適的碳源對菌絲生長及高效發酵至關重要，而氮源根據氮的形態分為有機氮源和無機氮源，根據細胞代謝速率可分為遲效氮源和速效氮源。采用單因素法和正交試驗法優化莫能菌素發酵培養基中碳源、有機氮源，優化后的培養基中以添加11%豆油、黃豆粉1.5%、棉籽餅粉1.8%、玉米漿1.3%與0.7%碳酸鈣對肉桂地鏈霉菌進行發酵培養，可使原有發酵單位由45000μg/mL提高至52000μg/mL，發酵單位提高了32.5%，滿足公司關于莫能菌素工業化大生產要求。

參考文獻：

[1]曲悅.莫能菌素的研究進展[J].中國畜牧獸醫，2005（4）：3-6.

[2]莫云，李樂.莫能菌素的應用現狀與最新研究進展[J].飼料研究，2003（4）：42-45.

作者簡介：

于榮（1983- ），女，漢族，寧夏銀川人，寧夏泰益欣生物科技有限公司，研究方向：抗生素發酵。