通过探讨氮源在青霉素发酵的过程中影响

赵凯 孙凤岐

摘要：通过探讨氮源在青霉素发酵过程中所起的作用，选择适合的氮源。

关键词：青霉素氮源有机氮源无机氮源玉米浆黄豆饼粉玉米蛋白粉

抗生素是生物在其生命活动过程中产生的，并在低微浓度下能选择性地抑制他种生物机能的化学物质。是青霉素，链霉素等一类化学物质的总称。是人类控制感染性疾病，保障身体健康及用来防治植物病害的重要化疗药物。

青霉素是最早发现的最重要的抗生素。属于β-内酰胺类。经数年的临床实践和研究证明，青霉素具有抗菌作用强，疗效高，毒性低，副作用小，价格便宜等特点，是临床治疗卓越。

在青霉素发酵过程中，培养基营养成分能分应恰当，尤其碳、氮比更是控制青霉素发酵水平的关键，所以探求合适的碳、氮比是发酵生产的首要问题，仅就氮源进行一些分析及讨论。

氮源是指构成微生物细胞和代谢产物中氮元素来源的营养物质，是微生物培养过程中主要原料之一。一般在发酵前期，由于菌体发育，生长和繁殖的需要，培养基中氨基氮浓度迅速下降；发酵中期，氮源主要用于合成青霉素及其他代谢产物，氨基氮浓度缓慢下降；发酵后期，由于菌体开始自溶，培养液中氨基氮又有回菌体方向发展，因此适当的氮源既可满足发酵前期菌体的需要，又可防止菌体衰老及合成抗生素能力衰退，从而增大抗生素的产量。

氮源分有机氮源和无机氮源两类。无机氮源有氨水【(NH4)HCO3】等，由于其分子结构简单，可被微生物迅速利用。有机氮源有黄豆饼粉、玉米浆、玉米蛋白粉等。除含丰富的蛋白质、多肽和游离氨基酸外，往往还含有少量的糖类、脂肪、无机盐和生长素等，是主要的氮源供体，能被维生素缓慢利用，作为抗生素合成阶段的良好营养物质。

菌体生长速度在含有有机氮源的培养基中，比在只含无机氮源的培养基中快，长的菌丝也较多，微生物在有机氮源培养基中，可以直接利用游离氨基酸或其他有机化合物中的各种不同结构的碳架，来合成用于构成细胞的蛋白质其他细胞物质，无需再从糖代谢分解产物来合成，从而可见有机氮源比无机氮源优越得多。

使用有机氮源的目的除了供给菌体生长和繁殖用营养物质外，还为抗生素合成提供前体物质，因此，要特别注意这些氮源对促进菌体生长，维持生命活力和合成抗生素的关系，并以此作为决定培养基中有机氮源用量的一个根据。

玉米浆是淀粉厂生产的副产品，是由浸泡玉米颗粒的亚硫酸水在浸渍过程中溶解了玉米中的营养成分，再经乳酸杆菌作用，当酸度达到一定的要求时，将浸渍液经真空浓缩而成的一种黄褐色粘稠液体，其主要成分是可溶性蛋白，还含有丰富的维生素和生长因素。其总含氮量约为2.5-4.5%，氨基氮含量为0.6-1.8%，还原糖含量为1.2～11%，乳糖含量为5～15%，醋酸等挥发酸含量在0.1～0.3%，灰分含钾、钙、镁、铁、磷、硫等无机元素，其含量达9～12%，其中溶磷按干物质计达到12000-17000ug/g。

在青霉素发酵过程中，玉米浆是最容易被利用的有机液态氮源。因其含有丰富的玉米可溶性蛋白，很容易被菌体所利用，对促进菌体发育、生长和繁殖很有利，是抗生素发酵的良好氮源。在合成培养基中加入玉米浆能刺激青霉素的形成和增加青霉素G的含量。但由于是液体氮源，在贮存方式或贮存时间上如有不合适，会产生变质现象。在投入过程中，易造成含量波动大，不易控制。会给挤出料配方造成波动。由于玉米浆中含有青霉素菌生长所需的多种氨基酸；含有合成苄青霉素的前体物质---苯乙酰胺和苯丙酰胺酸；玉米浆培养基中营养物质丰富，而固体物质少，培养液比较稀薄，通气搅拌效果比较好。因此，很多厂家仍然采用玉米浆作为主要氮源并且特别强调其质量来提高青霉素产量。黄豆饼粉和玉米蛋白粉是缓慢利用的固体氮源。对延长次级代谢产物的分泌期，提高产物的产量很有益。同一产地同一加工方式会使其质量比较稳定，但是它被菌体利用的速度较慢，同时其成分中，不加玉米浆，对青霉素合成有利，但二次投入或投入太少也容易促进菌体生长和养分过早耗尽，以致菌体过早衰老自溶，从而缩短产物的分泌期。投入过多，则对提炼影响较大。因此，缓慢利用的氮源浓度也必须予以控制。

这三种常用的有机氮源各有优势和劣势，如何利用这三种有机氮源进行重新配比，既达到保证青霉素合成的目的又使氮源质量相对稳定，还需要长期多次的实验及实践。此外，有机氮源的原材料是引起生产水平波动的主要因素之一，是引起有机氮源质量变化的原因。因此，选择有机氮源时，还应对原材料的品种、产地、加工方法和贮存等相关条件多做分析及实验。

随着科学技术的发展，使现有有机氮源质量提高和新的有机氮源材料的发现及合理使用一定会促进青霉素发酵水平提高。

参考文献

[1]周凤霞,高兴盛.工业微生物[M].北京:化学工业出版社,2006.

[2]峰晓忠.抗生素生产一万个为什么[M].北京:中国建材工业出版社,1994.