工业生产螺旋霉素发酵染菌罐批处理工艺

刘继方,徐 虹,李明丽

(1.西北农林科技大学,陕西 杨陵 712100; 2.天方药业有限公司,河南 驻马店 463000)

Perlnan[2]总结经验时指出："在大多数工业发酵中，微生物污染是主要关心的难题，采用许多工程技术于培养基和设备灭菌。发酵染菌机会少于2%，这一指标是一项费时费钱的发展项目……。"我国的经验也是如此。童村和浓义[3]在青霉素工业生产中，经过5～6年的努力，才把青霉素工业发酵的染菌率降低至2%以下。为了保证发酵生产正常进行，应尽可能避免杂菌污染。发酵罐的染菌不仅降低发酵的总体生产水平，也会增加发酵生产成本，同时还会对环境造成污染。

染菌是影响和制约发酵法生产抗生素的关键因素之一，生物发酵染菌的控制在工程与方法[4]上较为成熟，但对于处理补救不同品种之间、同品种不同染菌时间的染菌罐批的方法差异较大，如处理不合适则会影响到发酵液组分，进而造成更大的原材料、能源等浪费。对于螺旋霉素发酵染菌罐批的补救工艺，本作者总结了本单位2500m3发酵吨位规模的长期生产实践经验，就螺旋霉素发酵前期染菌，从营养料液的成分、补加量等方面探索，总结出符合螺旋霉素发酵染菌罐批的补救处理工艺，使得染菌罐批放罐效价不低于生产平均水平、发酵液组分满足企业内控标准。

1 材料与方法

1.1 菌种

螺旋霉素链霉菌菌株生二素灰色链霉菌，由天方药业有限公司菌种中心提供。

1.2 设备、培养基及培养方法

150m3发酵罐，各级种子培养基、发酵培养基及培养条件。天方药业有限公司螺旋霉素生产车间生产状态。

1.3 检测方法

效价的测定采用紫外分光光度法；

总糖含量测定采用菲林法；

氨基氮测定采用甲醛滴定法；

菌体浓度采用离心法；

pH值的测量采用在线检测。

1.4 试验方法

选用发酵车间正常生产过程前期染菌(10～30h染菌)罐批进行实验，在实验前检测总糖、氨基氮、pH值在内控指标范围内。确定实验罐体积后将部分染菌料液与正常培养基按不同比例混合，调整料液pH值，然后企业标准操作规程进行灭菌、接种、培养。

2 结果与讨论

2.1 最佳返消体积比

发酵罐染菌后由于杂菌的生长、代谢，利用消耗部分培养基营养并产生酸性或碱性物质等影响培养基营养物质的比例构成及酸碱平衡。染菌罐(前期染菌，下同)直接返消的往往会菌种生长、代谢异常、效价低、杂质多。从图1、图2可以看出：返消料占发酵罐培养基体积比越低，菌丝生长代谢、效价、总组分越接近正常罐批，随着体积比增大到60%时效价明显降低，此时发酵过程pH回升、氨基氮消耗异常，返消料体积比50%为染菌罐批料液处理的临界点。

图1 返消料体积比实验结果

图2 体积比临界pH变化趋势图

2.2 返消pH值

图3 构建KH2PO4、CaCO3

培养基的pH值不仅影响螺旋霉素产生菌生长，也影响着螺旋霉素代谢合成[5]。染菌后培养基成分变化复杂，pH缓冲体系被破坏，造成发酵过程pH较正产罐批难控制。为了维持培养基pH的相对恒定，通常要进行pH的调节，pH的调节包括pH的内源调节和pH的外源调节。外源调节是在培养过程中可以通过调整补料来调节发酵液pH值[6]，内源调节返消时构建KH2PO4、CaCO3缓冲体系，从图3可以看出：构建KH2PO4、CaCO3pH缓冲体系够稳定控制发酵过程pH，通过补料进行外源调节控制难度大，pH波动明显；从图4可以看出：通过补料进行外源调节pH补料量大，成本较高，在大规模生产中意义不大。

图4 调节pH补料量的变化趋

3 结论

(1)发酵液染菌是抗生素发酵生产的一大难题，是无法回避的困难，对于发酵罐前期染菌可以通过返消处理染菌的培养基，返消料与发酵罐培养基体积比越大染菌料液利用率越大，但对效价影响越明显，到60%为临界点，在生产中取50%体积比最大程度处理利用染菌罐批，且发酵过程pH控制稳定，效价影响较少。

(2)返消时构建KH2PO4、CaCO3pH缓冲体系较通过补料调节发酵过程pH值更稳定，发酵过程补料量节约20m3/批。