玉米浆中磷含量对红霉素发酵的影响研究

刘鹏　郭佳　王少云　曾淑云

摘 要：本研究取三种磷含量不同的玉米浆进行红霉素发酵培养的研究，当玉米浆中磷含量达到4500-5500μg/mL时，发酵效价较低，为8864μg/mL，红霉素A组分80.3%;当玉米浆中磷含量达到5500-6500μg/mL时，发酵效价较高，为12374μg/mL，且红霉素A组分含量较高为85.9%;当玉米浆中的磷含量达到6500μg/mL以上，發酵效价为10823 μg/mL，红霉素组分A含量降低，为82.4%。

关键词：红霉素;玉米浆;磷含量;效价

红霉素是由红色链霉菌发酵生产的十四元环大环内酯类抗生素，是重要的原料药和中间体，抗菌谱广，临床上可用于治疗对青霉素过敏的患者，并且可治疗耐金黄色葡萄球菌和链球菌感染引起的疾病。玉米浆是湿法生产玉米淀粉的副产物，其中还有大量的营养物质，如蛋白质、磷、糖分等。因其含有大量的营养物质，被用于生产抗生素、有机酸和其他发酵产品的生产。其中磷含量影响红霉素发酵生产，本文通三种磷含量不同的玉米浆进行发酵培养，探究玉米浆中磷含量对红霉素发酵生产的影响。

1 仪器与材料

1.1 仪器及原料

50L中试发酵罐，北京霍尔斯生物科技有限公司;上海伍丰LC-100PHP型高效液相色谱仪（双泵梯度），杭州俊生科学器材有限公司;数显旋转粘度计，淄博淄分仪器有限公司;淀粉，购自河北德瑞淀粉有限公司;豆粉，武汉佳合隆食品原料有限公司;糊精，上饶市富宏生物科技有限公司;玉米浆购自华药集团;硫酸铵，江苏连云港龙泰威食品配料有限公司;轻质碳酸钙，郑州仁恒化工产品有限公司;硫酸镁，四川华源盛泰生物科技有限公司;氯化钴，广州市升彤贸易有限公司。

1.2 菌种及培养基

红色链霉菌为2019年公司研发中心筛选的高单位菌株，编号为20190814，发酵培养基组成为：淀粉0.3%，玉米浆0.3%，硫酸铵0.2%，碳酸钙0.8%，硫酸镁0.1%，氯化钴0.02%，适量消沫剂，其余为水，以重量体积比计。

2 方法与结果

2.1 发酵过程

采用二级发酵方式，取新鲜的斜面接种到装有120mL培养基的500mL种子摇瓶中，33℃振荡培养48h后转入58L的发酵罐中，32℃培养168h，培养过程中溶氧维持在30%以上。

2.2 发酵数据测定

红霉素发酵液效价测定：硫酸水解法。

溶磷测定：钼蓝比色法。

总糖测定：DNS法。

湿菌浓测定（PMV）：取发酵液10 mL离心（3000×g），量取沉淀物积计算菌浓。

2.3 实验结果

根据不同磷含量的玉米浆，设计磷含量梯度的发酵培养基。将使用玉米浆磷含量为4500-5500μg/mL定为实验组A，将使用玉米浆磷含量为5500-6500μg/mL定为实验组B，将使用玉米浆磷含量大于6500 μg/mL的定为实验组C，按上述配方及发酵过程培养。

磷在发酵过程中，不仅影响菌丝生长，而且对发酵液黏度、发酵效价、菌体浓度具有明显的影响，现以A、B、C三组发酵培养基发酵培养，其结果如过程曲线所示：

从粘度曲线可以看出，玉米浆中磷含量影响发酵液的粘度。在发酵过程中，玉米浆中磷含量越高，其发酵液黏度越大，玉米浆中磷含量对发酵液黏度的影响贯穿整个发酵过程，且A、B、C三组发酵培养基的黏度：A>B>C。

从效价变化曲线看出，当玉米浆中的磷含量在4500-6500μg/mL时，促进发酵效价增长，但是当玉米浆中磷含量超过6500μg/mL时，将会抑制发酵液效价的增长。发酵168 h时，实验组B的发酵效价比实验组A和实验组C分别高于3510μg/mL和1551μg/mL，说明适量的磷含量有助于红霉素发酵次级代谢。从PMV曲线可以看出，培养基A、B、C在发酵周期48 h时，菌浓达到最大值，培养基A菌浓约为35%，培养基B菌浓约为40%，培养基C菌浓约为45%，且磷含量和菌浓曲线保持一致，表明玉米浆中磷含量较高，促进菌浓的积累，从而提高发酵液黏度。

由表1可知，玉米浆中磷含量影响红霉素发酵液的组分，在发酵周期为168h时，实验组B红霉素发酵效价最高，并且有效成分红霉素A（Er-A%）最高，可达到85.9%，比实验组A、实验组C分别高出5.6%和3.5%，且其他发酵成分低于实验组A、实验组C。

3 讨论

红霉素发酵生产过程中，需要磷元素促进菌丝生长，可增加发酵液黏度，提升菌浓，而且还可影响红霉素发酵液组分，但是从发酵效价方面观察，发酵过程中，玉米浆中磷含量在4500-6500μg/mL时，促进发酵效价增长，并且红霉素A组分（Er-A%）同时提升。当玉米浆中的磷含量大于6500 μg/mL时，红霉素发酵效价随着磷含量的增加而降低，且红霉素A组分也随之降低。玉米浆中的磷含量对红霉素发酵影响贯穿整个发酵过程。

参考文献：

[1]唐政洁，刘莎.浅析玉米浆对青霉素发酵生产的影响[J]. 黑龙江科技信息，2011（7）.

[2]于晓光，陈勇，庄英萍，等.基于磷含量调控的红霉素发酵培养基优化[J].中国医药工业杂志，2013，44（12）.

[3]王婷，张德志，蔡柠匀，等.玉米浆在发酵工业中的应用及研究进展[J].发酵科技通讯，2018，47（4）.