玉米漿中磷含量對(duì)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(jìn)行紅霉素發(fā)酵培養(yǎng)的研究，當(dāng)玉米漿中磷含量達(dá)到4500-5500μg/mL時(shí)，發(fā)酵效價(jià)較低，為8864μg/mL，紅霉素A組分80.3%;當(dāng)玉米漿中磷含量達(dá)到5500-6500μg/mL時(shí)，發(fā)酵效價(jià)較高，為12374μg/mL，且紅霉素A組分含量較高為85.9%;當(dāng)玉米漿中的磷含量達(dá)到6500μg/mL以上，發(fā)酵效價(jià)為10823 μg/mL，紅霉素組分A含量降低，為82.4%。

關(guān)鍵詞：紅霉素;玉米漿;磷含量;效價(jià)

紅霉素是由紅色鏈霉菌發(fā)酵生產(chǎn)的十四元環(huán)大環(huán)內(nèi)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(duì)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(chǎn)玉米淀粉的副產(chǎn)物，其中還有大量的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，如蛋白質(zhì)、磷、糖分等。因其含有大量的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，被用于生產(chǎn)抗生素、有機(jī)酸和其他發(fā)酵產(chǎn)品的生產(chǎn)。其中磷含量影響紅霉素發(fā)酵生產(chǎn)，本文通三種磷含量不同的玉米漿進(jìn)行發(fā)酵培養(yǎng)，探究玉米漿中磷含量對(duì)紅霉素發(fā)酵生產(chǎn)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(xué)器材有限公司;數(shù)顯旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)，淄博淄分儀器有限公司;淀粉，購(gòu)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(gòu)自華藥集團(tuán);硫酸銨，江蘇連云港龍?zhí)┩称放淞嫌邢薰?輕質(zhì)碳酸鈣，鄭州仁恒化工產(chǎn)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(mào)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(hào)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(jì)。

2 方法與結(jié)果

2.1 發(fā)酵過程

采用二級(jí)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(zhuǎn)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(cè)定

紅霉素發(fā)酵液效價(jià)測(cè)定：硫酸水解法。

溶磷測(cè)定：鉬藍(lán)比色法。

總糖測(cè)定：DNS法。

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

2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)不同磷含量的玉米漿，設(shè)計(jì)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(shí)驗(yàn)組A，將使用玉米漿磷含量為5500-6500μg/mL定為實(shí)驗(yàn)組B，將使用玉米漿磷含量大于6500 μg/mL的定為實(shí)驗(yàn)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(zhǎng)，而且對(duì)發(fā)酵液黏度、發(fā)酵效價(jià)、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(jié)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(duì)發(fā)酵液黏度的影響貫穿整個(gè)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(jià)變化曲線看出，當(dāng)玉米漿中的磷含量在4500-6500μg/mL時(shí)，促進(jìn)發(fā)酵效價(jià)增長(zhǎng)，但是當(dāng)玉米漿中磷含量超過6500μg/mL時(shí)，將會(huì)抑制發(fā)酵液效價(jià)的增長(zhǎng)。發(fā)酵168 h時(shí)，實(shí)驗(yàn)組B的發(fā)酵效價(jià)比實(shí)驗(yàn)組A和實(shí)驗(yàn)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(jí)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(shí)，菌濃達(dá)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(jìn)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(shí)，實(shí)驗(yàn)組B紅霉素發(fā)酵效價(jià)最高，并且有效成分紅霉素A（Er-A%）最高，可達(dá)到85.9%，比實(shí)驗(yàn)組A、實(shí)驗(yàn)組C分別高出5.6%和3.5%，且其他發(fā)酵成分低于實(shí)驗(yàn)組A、實(shí)驗(yàn)組C。

3 討論

紅霉素發(fā)酵生產(chǎn)過程中，需要磷元素促進(jìn)菌絲生長(zhǎng)，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(jià)方面觀察，發(fā)酵過程中，玉米漿中磷含量在4500-6500μg/mL時(shí)，促進(jìn)發(fā)酵效價(jià)增長(zhǎng)，并且紅霉素A組分（Er-A%）同時(shí)提升。當(dāng)玉米漿中的磷含量大于6500 μg/mL時(shí)，紅霉素發(fā)酵效價(jià)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(duì)紅霉素發(fā)酵影響貫穿整個(gè)發(fā)酵過程。

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