克拉维酸发酵培养基及发酵工艺的优化

摘要

克拉维酸(clavulanic acid，CA)是由棒状链霉菌产生的一种具有β-内酰胺酶抑制作用的抗生素。本文通过对棒状链霉菌的培养基及发酵工艺进行优化，提高了菌株的克拉维酸生产能力。主要研究结果如下：
　　首先，摇瓶种子培养基及培养条件的优化。实验表明种子培养基的最佳配方为(g/100mL)：玉米淀粉2.0，超细豆粉2.0，自溶酵母粉0.5，三油酸甘油酯0.5，KH2PO40.1，pH6.9；中温超细豆粉更有利于种子生长。种子培养的最佳工艺为初始pH7.0、接种量1.0%、培养温度28℃、种龄60-66h。
　　其次，摇瓶发酵培养基的优化。以玉米淀粉乳替代玉米淀粉既提高了产量又可以节约成本；培养基中添加天冬氨酸、谷氨酸、苏氨酸、赖氨酸均有利于CA的合成，其最佳添加浓度分别为0.02%、0.1%、0.05%、0.1%，然而甲硫氨酸对CA的合成却具有强烈抑制作用，且浓度越高，抑制作用越强；磷酸二氢钾、硫酸亚铁的添加对CA生物合成有显著影响，其最佳添加浓度分别为0.5%、0.1%。
　　再次，摇瓶发酵工艺的优化。经优化后的最佳培养工艺为：培养基初始pH7.0、培养温度25℃、接种量2.0%、摇瓶装液量45mL/500mL、转速250r/min。
　　最后，种子罐及发酵罐生产工艺的优化。种子罐的初始pH最佳为6.8，接入摇瓶种子的比例为0.1%。发酵罐培养基中大豆蛋白粉、豆油与甘油的最适加量分别为2.2%、1.2%和1.0%；种子罐转接发酵罐的最佳接种量为15%；发酵过程中采用22h后流加50%甘油溶液的工艺，并控制甘油残留量在1-3g/L之间，最有利于CA的生物合成。
　　在中试实验的基础上，对棒状链霉菌进行100m3实验罐的放大培养，其克拉维酸发酵单位可达7520μg/mL，产率提高了24.3%。

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