井冈霉素生产工艺优化研究

王银泉 陆佳斌

摘要：

随着当前农业的发展，我国已经达到了自给自足的水平，这与当前科学技术的高速发展是分不开的，尤其农药的发展是保证我国农作物增产增收的必需品，其已经成为农作物生产以及农业发展的重要条件。井冈霉素是当前普遍使用的一种农药，其需求量也正在不断的提升，同时，我国又是一个农业大国，农业的发展使得井冈霉素在生产工艺方面的优化成为一个迫切需要解决的问题，通过这一问题的解决，以使生产成本降低，从而全面提升经济效益。本文主要对井冈霉素生产工艺的优化进行研究，以解决这一问题。

关键词：

井冈霉素；生产工艺；优化；成本；经济效益

中图分類号：S482

文献标识码：A

DOI：1019754/jnyyjs20190330005

井冈霉素属于一种农用抗生素，对其使用可有效防治水稻中频发的紫纹枯病，同时还能够治疗水稻出现的小粒菌和紫病。除此之外，井冈霉素还能够有效防治蔬菜、棉花、人参、豆类等出现的立枯病以及小麦纹枯病。井冈霉素主要是由微生物进行发酵之后，形成多元化的一种混合物，其发挥效用的物质无井冈霉素A。并且这种农用抗生素具有使用范围广、价格低廉的特点，因此得到了广大农民的一致认可。为了促进农业的发展，降低成本，使经济效益得到最大程度的提升，特对井冈霉素生产工艺优化进行实验研究。[JP]

1实验研究

11试剂与设备

本次实验研究所使用的试剂有：天门冬酰氨素、98#菌株、葡萄糖、大米淀粉（<60目）、酵母粉、黄豆饼粉（<80目）、山芋粉（<80目）、花生饼粉（<80目）、棉籽饼粉（<80目）、肉粉（<80目）、KH2PO4、NaCl、MgSO4、消泡剂。

本次实验研究所使用的设备有：振荡器；中试发酵罐；种子罐；工业发酵罐；721分光光度计；生物显微镜。

实验方法：N采用甲醛法；C采用费林法；效价采用比色法；pH试纸测验。

12选育菌种

制备菌悬浮液。准备好天门冬酰氨素及葡萄糖，将菌株置在其琼脂斜面的上方，并当温度达到37℃时，培养3d，然后对菌株进行筛选，并将其镊入到浓度为09%的生理盐水之中，同时使用玻璃棒将其捣烂，从而使菌悬浮液制备完成；将制备完成的悬浮液通过生理盐水进行稀释，同时将其形成倍数不同的稀释液，并将稀释液取出数滴置于培养皿中已放入的培养基之上，然后使用无菌的推棒将其涂抹，并放在温度为37℃的环境中进行为期3d的培养，并将定量的培养基装入到锥形瓶之中，对其进行灭菌，然后接入孢子，此过程为无菌操作，将其置入摇床之中对其进行恒温培养。

13优化培养基配方

使用大米淀粉当做主碳源，并对氮源进行适当选择，对葡萄糖发酵作用进行观察，同时对2种种子培养基形成的发酵表现进行考察，通过正交作试验。

种子罐的配方（C1）：花生饼粉为2%、大米粉为3%、酵母粉为05%。

种子罐的配方（C2）：葡萄糖为3%、黄豆饼粉为22%、肉粉为1%。

发酵培养基的公共成分：KH2PO4为005%、NaCl为06%、MgSO4为005%、消泡剂为003%。

14染菌控制

141种子带菌

这种方式主要产生在制备种子过程中，需要对孢瓶以及砂土管进行严格控制，若砂土管末受到污染，则需要对接种培养过程中保证无菌操作，并对种子室进行无菌管理，除此之外，还应该对无菌室的卫生做好，以使其卫生达到相应的要求。

142培养基带菌

培养基带菌产生的原因主要是由于灭菌不够彻底，在对培养基进行灭菌之前，其杂菌的数量非常多，并且种类比较复杂，在对其进行灭菌的过程中，若蒸汽压力达不到相应的数量，则灭菌便会不彻底，同时，若压力以及温度都能够达标，但灭菌时间不够充足，也会导致灭菌不彻底。除此之外，在进行灭菌的过程中，若培养基出现较多泡沫，又或是发酵罐之中出现污垢存积，并且设备在进行制作以及安装的过程中不能够达到相应的标准，或是不具备合理性，在灭菌过程中，蒸汽会走短路，这种情况下也会造成灭菌不彻底，导致培养基带菌。通常来讲，灭菌温度最好在120℃以上，灭菌时间最后保持在30min以上。

143防止发酵设备以及设备的附件出现渗漏

井冈霉素在生产的过程中，需要通过机械搅拌，并进行通风发酵，灭菌方式采用间歇式虽然发酵设备以及设备的附件不易损坏，但设备及其附件经常与物料进行接触，从而容易产生化学腐蚀、磨蚀等现象，从而使设备及其附件出现渗漏，进而出现染菌，因此，在进行发酵操作时，要对设备及其附件进行仔细检查，若存在渗漏问题，应该及时进行处理。

2实验结果和讨论

21发酵效价受菌种的影响

98#菌株在天门冬酰氨素及葡萄糖琼脂斜面上生产集合和平板上的自然分离无异，但是在菌落外圈以及中心位置，菌落不吸水，而仅在菌落外圈及中心之间存在一圈吸水，颜色呈现出黑色。而通过与其他菌种进行比较，98#菌株更加稳定，并且其发酵的效价最高。

22发酵效价受培养基配方的影响

在对发酵过程中所使用的培养基进行选择时，其是通过众多条件综合决定的，但最终还需要满足培养基的经济性，所以既要对发酵单位是否高进行考虑，又要对原料是否易得、粮耗量是否低以及加工流程是否方便等因素进行考虑；既要考虑材料选用应坚持因地制宜原则，又要研究其他区域的材料特性。通常情况下，营养基配方表见表1。发酵培养基用于实验的碳源以及有机氮源包含如下：

F1：花生饼粉为1%、大米粉为7%、酵母粉为1%、黄豆饼粉为1%、肉粉为1%、KH2PO4为005%、NaCl为06%、MgSO4为01%、泡敌为003%。对pH进行调节，使其在70～75之间。

F2：花生饼粉为2%、大米粉为9%、酵母粉为05%、黄豆饼粉为2%、KH2PO4为005%、NaCl为06%、MgSO4为01%、泡敌为003%。对pH进行调节，使其在70～75之间。

F3：花生饼粉为2%、大米粉为9%、黄豆饼粉为2%、肉粉为05%、KH2PO4为005%、NaCl为06%、MgSO4为01%、泡敌为003%。对pH进行调节，使其在70～75之间。

F4：花生饼粉为3%、大米粉为9%、酵母粉为1%、肉粉为1%、KH2PO4为005%、NaCl为06%、MgSO4为01%、泡敌为003%。对pH进行调节，使其在70～75之间。

从表1之中可观察到，种子罐培养基存在的差异并未对井冈霉素效价产生影响。当发酵培养基之中包含MgSO4的情况下，可以对种子罐培养基C1进行选择，其在生长时会减少泡沫的产生，从而使闷罐现象得以预防，并且在生长时间方面也较C2占优势，但为使发酵单位产生影响。

23发酵受各感染使其的影响

231发酵前期出现的染菌

此时期的菌丝仍在急性生长和繁殖，染菌的出现导致杂菌迅速在培养液之中生长和繁殖，并吸收本菌养料和氧分，从而使井冈霉素菌的分泌、生长以及繁殖受到影响。若影响轻微，可以通过对pH进行调节、降低发酵过程中的温度以及使通风量得到改变等能够对其进行补救；若影响严重，则需要对其重新进行消毒。

232发酵过程中出现的染菌

此階段出现的染菌通常能够较为严重的对井冈霉素菌的代谢进行干扰，杂菌能够产生大量的酸，便会导致培养液的pH值出现下降，菌丝会出现自溶，氮、糠等物质消耗加快，导致发酵液变粘，并且能够停止产物的分泌，针对这种情况，可通过调节pH、增加通风量以及适度的将罐温提升来进行解决，若染菌较为严重，仍需要重新进行消毒。

233发酵之后出现的染菌

此阶段出现的染菌一般数量较少，产生的影响也不大，但若染菌数量较多时，可以通过提前放罐的方法来解决染菌问题。

3结论

通过实验对菌种进行选育，并通过发酵培养等措施，能够使染菌率降低，从而使井冈霉素生产工艺得到优化，并且还可以降低成本，从而实现生产带来的经济效益。

参考文献

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陈明兆.井冈霉素规模化生产工艺优化研究[D].浙江工业大学，2015.

[2] 徐利剑，赵维，曹聪，等.井冈霉素的研究进展[J].中国农学通报，2015，31（22）：191-198.

[3] 陈明兆.井冈霉素发酵过程补糖工艺优化[J].发酵科技通讯，2014，43（1）：4-5.

[4] 郭文灿，钟世华，黄叶菊.井冈霉素生产工艺优化研究[J].精细化工中间体，2006，36（2）：40-42.

作者简介：

王银泉（1962- ），男，浙江省海宁市人，本科，研究方向：生物农药；

陆佳斌（1990- ），男，浙江省海宁市人，本科，研究方向：轻化工程。