甘氨酸對紅霉素發酵的影響

寧夏泰益欣生物科技有限公司 寧夏 銀川 750205

紅霉素[1](erythromycin，Er)是結構為十四元環內酯類的抗生素，經紅色鏈霉菌經發酵產生，主要成分為紅霉素A、紅霉素B、紅霉素C、紅霉素D等。紅霉素因其特殊的化學結構，具有良好的抗菌活性，對革蘭氏陽/陰性菌都具有的抑制作用[2]，目前為熱門研發對象。

本文將通過搖瓶試驗探究加入不同濃度的甘氨酸、不同周期加入甘氨酸對紅霉素發酵的作用，并檢測不同周期發酵液中紅霉素C的含量變化，確定加入甘氨酸可以降低發酵液中紅霉素C的含量，提高紅霉素發酵效價。

1 儀器與材料

1.1 儀器及原料

高效液相色譜儀：海能儀器；數顯粘度計，上海儀器有限公司；

淀粉，購自濟南鑫聚成化工科技有限公司；豆粉，購自利辛縣聚鑫農業有限公司；糊精，購自濟南聯如化工有限公司；玉米漿：購自金維藥業有限公司；硫酸銨，購自上海諾翔化工科技有限公司；輕質碳酸鈣，購自石家莊托瑪琳礦產品有限公司；硫酸鎂，購自共創化工有限公司；氯化鈷，購自蘇州斌順化工限公司。

1.2 菌種及培養基 紅色鏈霉菌為2019年公司研發中心篩選的高單位菌株，編號為20190814

搖瓶培養基組成為：氯化鈷0.02%，淀粉0.3%，碳酸鈣0.8%，玉米漿0.3%，硫酸銨0.2%，硫酸鎂0.1%，適量消沫劑，其余為水，以重量體積比計；

2 實驗方法

2.1 培養過程 將紅色鏈霉菌孢子接種到盛有120ml培養基的搖瓶中，在33℃條件下振蕩發酵160小時。

2.2 發酵數據測定

紅霉素發酵液效價測定：硫酸水解法。

紅霉素組分檢測：液相法檢測。

不銹鋼色譜柱：流動相：0.025 mol/L的K2HPO4溶液：乙睛=50∶40，流速：1.mL/min；進樣量80μL。

2.3 實驗結果

2.3.1 確定搖瓶培養基加入甘氨酸的最適濃度 在搖瓶培養基中加入濃度為0.02%、0.03%、0.04%、0.05%、0.06%的甘氨酸作為實驗組，不添加甘氨酸的作為對照組，以發酵結束后發酵瓶中效價高低判斷甘氨酸的最適添加量。

2.3.2 確定向搖瓶中加入甘氨酸的最適時間 在發酵周期為40，60，80，100，120和140h時分別添加0.05%的甘氨酸作為實驗組，不添加甘氨酸的作為對照組，以培養結束后發酵瓶中效價高低判斷甘氨酸的加入周期。

3 結果與分析

3.1 加入不同濃度甘氨酸對紅霉發酵的影響 向紅霉素培養基中添加一定體積不同濃度的甘氨酸，觀察紅霉素發酵結束后的效價，結果如下：

圖1 加入不同濃度的甘氨酸對紅霉素發酵的影響

由圖1知：在紅霉素發酵培養的起始階段，向培養基中加入不同濃度的甘氨酸都將有利于紅色鏈霉菌生產紅霉素，當加入甘氨酸濃度為.05%時，發酵效價達到8796U/mL，比對照組發酵效價高出15.3%。

3.2 不同發酵周期加入甘氨酸對紅霉素效價的影響 在紅霉素搖瓶培養過程中，以不同發酵周期加入0.05%的甘氨酸為實驗組，以不添加甘氨酸的紅霉素搖瓶發酵作為對照組，觀察不同發酵周期添加甘氨酸對紅霉素發酵效價的影響，結果如下圖所示：

圖2 不同發酵周期添加甘氨酸對紅霉素影響

由圖2可知：不同發酵周期加入0.05%的甘氨酸，對紅霉素的發酵影響不同。不同發酵時間段添加甘氨酸有利于紅霉素發酵效價提升，但在發酵80小時添加甘氨酸，將最利于紅色鏈霉菌發酵生產紅霉。

3.3 加入甘氨酸對發酵過程中紅霉素C的影響 在搖瓶培養紅霉素發酵時，根據不同的時間點取樣，用液相法分別檢測添加甘氨酸、不添加甘氨酸發酵液中紅霉素C的含量變化，其結果如圖3所示：

圖3 發酵過程中紅霉素C含量變化

由圖3可知，在60小時后，添加甘氨酸的實驗組與不添加甘氨酸的對照組紅霉素C的含量有較大差距，推測是實驗組添加甘氨酸，促進紅霉素C向紅霉素A轉化，使實驗組紅霉素C含量低于對照組。

3 結論

在紅霉素搖瓶實驗過程中，添加不同的含量的甘氨酸，都將促進紅色鏈霉菌生產紅霉素，但是不同周期添加不同含量的甘氨酸對紅色鏈霉菌生產紅霉素的效果不一樣，在紅霉素發酵60小時以后添加5%的甘氨酸為紅色鏈霉菌生產紅霉素的最佳條件。發酵過程中添加甘氨酸可調控紅霉素C的含量，根據實驗結果推測：在一定條件下紅霉素發酵添加甘氨酸有利于紅霉素C轉化為紅霉素A。