吉他霉素发酵培养基原材料替代

李明丽，秦宝福，刘继方

(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)

吉他霉素(Kitasamycin)，是由链霉菌所产生的一种属于十六元大环内酯类抗生素[1-2]。抗菌性能与红霉素近似，对大多数耐青霉素和红霉素的金葡菌有效[3-4]。丝素粉为氨基酸水解产物，其为吉他霉素菌种生长提供氮源。丝素粉主要成分为铵离子，铵离子对吉他霉素合成有促进作用[5-6]，通过发酵培养基等量代换，使无机盐中铵离子与丝素粉中铵离子总和的摩尔质量相同，利用含铵离子的物质部分或完全替代丝素粉从理论上是可行的。

1 材料与方法

1.1 菌种

吉他霉素产生菌北里链霉菌(Streptomyces kitasatoensis SK)(Zn0916-04F2)由天方药业有限公司菌种中心提供。

1.2 培养基

1)斜面培养基：淀粉2.0 %，琼脂粉1.5 %，pH值7.5～7.8。

2)种子培养基：葡萄糖1.5%，淀粉2.2%，蛋白胨1.0 %，黄豆饼粉1.8%，酵母粉0.7%，NaCl 0.5 %， CaCO30.6 %，pH值7.0～7.5。

3)发酵培养基：葡萄糖1.5%，淀粉2.5 %，黄豆饼粉2.2 %，NH4Cl 0.4 %，KH2PO40.09 %，MnCl20.04 %，CaCO30.6 %，pH值7.0～7.5。

2 试验方法

(1)斜面培养：牛奶管接种斜面，27～29℃、培养7～9 d。

(2)种子培养：斜面接种摇瓶，27～29℃、培养40～50 h。

(3)发酵培养：成熟的种子接种发酵，27～29℃、摇床转速220～260 r/min培养70h左右。

(4)放大培养：70 m3普通机械搅拌发酵罐，27～29℃、罐压0.010～0.040 MPa、接种量10%。

(5)效价测定：分光光度法。

3 实验结果

3.1 丝素粉替代物质的优化选择

丝素粉为有机氮源，不如无机氮源稳定，所以实验使用氯化铵、硝酸铵和硫酸铵替代丝素粉发。其结果如表1～3可以看出：氯化铵、硝酸铵不同替代比例替代效果均不稳定且低于对照较多，硫酸铵摇瓶结果基本与对照持平，可以寻求最佳替代比例以减少影响。综合考虑氯化铵、硝酸铵、硫酸铵[7]理化性质、成本，硫酸铵理化性质稳定，价格较低、市场供应充足等选定硫酸铵为最佳丝素粉替代原材料。

表1 氯化铵替代丝素粉摇瓶实验

表2 硝酸铵替代丝素粉摇瓶实验

表3 硫酸铵替代丝素粉摇瓶实验

3.2 硫酸铵最佳替代等量比确定

由图1可以看出，通过发酵摇瓶实验结果发现硫酸铵与丝素粉等量比为0.75∶1的摇瓶效价高出对照较多；摇瓶液及菌丝量均正常。选择硫酸铵与丝素粉最佳等量比0.75∶1。

图1 实验结果

3.3 放大验证

表4 等量比验证试验

为验证所选最佳替代原材料及最佳替代等量比，根据以上实验结果，在25 m3发酵罐上进行验证连续10批实验验证。

从表4中可以看出，硫酸铵以0.75∶1等量比替代丝素粉，放罐效价较丝素粉正常生产平均值10270 u/mL，提高7.5%，按车间生产成本核算可以节约成本26.78万元/月。产品质量有所提高，组分A符合质量标准≥85%，组分A平均值 86.04%，高于法定质量标准85%及平均生产水平87.3%。

4 讨论

硫酸铵为无机盐，其化学性质相对稳定，质量较蛋白质水解产物丝素粉稳定，对规模化生产有积极的意义。硫酸铵以0.75∶1等量比替代丝素粉可以稳定效价，并有所提高，效价提高7.5%，产品质量组分A提高0.6%。但硫酸铵替代丝素粉，发酵前期菌丝生长较快，后期氨基氮消耗稍快，发酵过程中发酵液易产生泡沫，可以通过发酵罐的通风比、搅拌等控制溶氧来调节，有待进一步实验验证。