一种发酵链霉素的发酵培养基

摘要

一种发酵链霉素的发酵培养基，所述的发酵培养基的成分和含量为：葡萄糖60-70g/L、豆粉10-20g/L、硫酸铵65-70g/L、磷酸二氢钾0.7g/L、甲硫氨酸1-2g/L和精氨酸2.5-6g/L。本发明突破了人们长期以来依赖经验大于理论的思想，仔细研究分析了反应机理，提高链霉素发酵的确定性，更有针对性，明显提高链霉素的发酵效价，能使链霉素发酵168小时的摇瓶效价达到23000U/mL以上，最高能达到25219U/mL。

说明书

技术领域

本发明属于链霉素发酵的技术领域，具体涉及一种发酵链霉素的发酵 培养基

背景技术

链霉素是1944年由美国的瓦克斯曼教授在灰色链霉菌中首次发现的第 一个氨基糖苷类抗生素。其发现之初为结核病的防治做出了巨大的贡献， 从1955年开始用于防治由革兰氏阴性细菌引起的感染以来，链霉素在农业 和畜牧业上的应用一直沿用至今。尤其是近年来，由于化学农药严重污染 环境，国内外对分解快、残留少、选择性强、抗菌谱较广的生物农药的需 求量逐年增多，链霉素的应用也得到了很大的扩展。

链霉素是由链霉胍、链霉糖和N-甲基-L葡萄糖胺组成的三糖苷，属于 氨基糖苷类抗生素。链霉胍是在1,3-位置上带有2个孤基的1,3-去氧青蟹 肌醇，去掉2个脒基后称为链霉胺。链霉糖是带有支链的5’-脱氧五碳糖， 在第3碳上有一个醛基。N-甲基-L葡萄糖胺是在第2碳上的-NH₂被甲基化 (-CH₃NH)的L-葡萄糖胺。这三糖连接的糖苷键都是α型的糖苷键。

链霉素发酵工业延续至今已有相当长的历史，和其他抗生素生产过程 一样，它的菌体生长，产物形成等所涉及的一系列时刻变化着的生物化学 和质量、能量传递过使链霉素发酵表现出相当程度的不确定性。同时又由 于反应机理复杂，无合适的模型用以描述过程，使人们在其发酵操作上依 赖经验甚于理论，这给链霉素生产水平带来了一定的困难。链霉素的获得 途径主要是微生物发酵，而微生物的生长、繁殖和产物的合成都需要发酵 培养提供必要的营养和能量，所以合适的培养基成分对于链霉素效价的提 高尤为重要，但是现有技术中链霉素发酵培养基成分没有针对性，导致链 霉素发酵单位偏低等问题。

发明内容

本发明为解决现有技术中依赖经验甚于理论，使得链霉素生产水平难 以突破，导致链霉素发酵单位低的技术问题，提供了一种发酵链霉素的发 酵培养基。

本发明为实现其目的采用的技术方案是：

一种发酵链霉素的发酵培养基，所述的发酵培养基的成分和含量为： 葡萄糖60-70g/L、豆粉10-20g/L、硫酸铵65-70g/L、磷酸二氢钾0.7g/L、 甲硫氨酸1-2g/L和精氨酸2.5-6g/L。

所述的发酵培养基的成分和含量为：葡萄糖60g/L、豆粉10g/L、硫酸 铵65g/L、磷酸二氢钾0.7g/L、甲硫氨酸1g/L和精氨酸2.5g/L。

所述的发酵培养基的成分和含量为：葡萄糖70g/L、豆粉20g/L、硫酸 铵70g/L、磷酸二氢钾0.7g/L、甲硫氨酸2g/L和精氨酸6g/L。

所述的发酵培养基的成分和含量为：葡萄糖64g/L、豆粉13g/L、硫酸 铵68g/L、磷酸二氢钾0.7g/L、甲硫氨酸1.3g/L和精氨酸3.2g/L。

所述的精氨酸和甲硫氨酸的摩尔比为1.8-2.5。

所述的精氨酸和甲硫氨酸的摩尔比为2.1。

本发明的有益效果是：突破了人们长期以来依赖经验大于理论的思想， 仔细研究分析了反应机理，提高了链霉素发酵的确定性，更有针对性，明 显提高链霉素的发酵效价，能使链霉素发酵168小时的摇瓶效价达到 23000U/mL以上，最高能达到25219U/mL。

现在由于链霉素发酵培养基没有针对性，同时在链霉素发酵操作上依 赖经验甚于理论，基于反应机理复杂、所涉及的一系列时刻变化着的生物 化学和质量、能量传递过使链霉素发酵表现出的不确定性的原因，使目前 没有人想到直接根据反应机理来制备培养基，更没有人根据反应机理成功 的研究出新的培养基，使培养基更具针对性，从而来提高链霉素的发酵效 价。根据链霉素的代谢途径，看似只要加入甲硫氨酸，精氨酸，瓜氨酸， 丙氨酸，天冬氨酸等氨基酸都可能促进链霉素的合成，然其反应机理复杂 并非合成途径那么简单，其关键代谢流的分配对链霉素的代谢有着至关重 要的作用，并非添加氨基酸就可以促进链霉素的发酵，通过长期的研究发 现只有同时在培养基中添加甲硫氨酸和精氨酸，并严格控制精氨酸和甲硫 氨酸的摩尔比控制在1.8-2.5才能实现对链霉素发酵的促进作用，才能最 终实现链霉素发酵效价的提高。

添加精氨酸的作用是增加NH3分子转变为精氨酸的脒基的概率，最终 增加转移到链霉胺衍生物上的概率。而精氨酸和甲硫氨酸摩尔比的控制是 为了代谢流的适配，促使我们提供的碳源、氮源等向我们需要的方向转化， 生成我们需要的物质，使生成比例适配的链霉胍、链霉糖和N-甲基-L-葡 萄糖的三种物质，因为只有组成链霉素的三种物质链霉胍、链霉糖和N-甲 基-L-葡萄糖比例适配才能合成链霉素。

具体实施方式

本发明为解决现有技术中依赖经验甚于理论，使得链霉素生产水平难 以突破，导致链霉素发酵单位低的技术问题，提供了一种发酵链霉素的发 酵培养基，下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例1.

a.配置甲硫氨酸溶液和精氨酸溶液：配置20g/L的甲硫氨酸溶液和 100g/L的精氨酸溶液，并分别用0.22um的滤膜过滤除菌，备用。

b.制备发酵培养基：称取葡萄糖60g，豆粉10g，硫酸铵65g，磷酸 氢二钾0.7g至烧杯中，加纯化水定容至925mL，调节pH至6.8，平均分 装到10个容积为500mL的摇瓶中，于115℃灭菌30分钟，冷却至室温， 在无菌环境下向每个摇瓶中加入配置好的20g/L甲硫氨酸溶液5mL和 100g/L精氨酸溶液2.5mL，摇匀，封口备用。

c.在链霉素发酵培养的过程中，按5％的接种量向本实施例制备的发 酵培养基中接入链霉素产生菌灰色链霉菌的种子培养物，于温度27-28℃下 培养168小时后检测效价，效价平均值为23580U/mL。

实施例2.

a.配置甲硫氨酸溶液和精氨酸溶液：配置20g/L的甲硫氨酸溶液和 100g/L的精氨酸溶液，并分别用0.22um的滤膜过滤除菌，备用。

b.制备发酵培养基：称取葡萄糖70g，豆粉20g，硫酸铵70g，磷酸 氢二钾0.7g至烧杯中，加纯化水定容至840mL，调节pH至6.8，平均分 装到10个容积为500mL的摇瓶中，于115℃灭菌30分钟，冷却至室温， 在无菌环境下向每个摇瓶中加入配置好的20g/L甲硫氨酸溶液10mL和 100g/L精氨酸溶液6mL，摇匀，封口备用。

c.在链霉素发酵培养的过程中，按5％的接种量向本实施例制备的发 酵培养基中接入链霉素产生菌灰色链霉菌的种子培养物，于温度27-28℃下 培养168小时后检测效价，效价平均值为24320U/mL。

实施例3.

a.配置甲硫氨酸溶液和精氨酸溶液：配置20g/L的甲硫氨酸溶液和 100g/L的精氨酸溶液，并分别用0.22um的滤膜过滤除菌，备用。

b.制备发酵培养基：称取葡萄糖64g，豆粉13g，硫酸铵68g，磷酸 氢二钾0.7g至烧杯中，加纯化水定容至903mL，调节pH至6.8，平均分 装到10个容积为500mL的摇瓶中，于115℃灭菌30分钟，冷却至室温， 在无菌环境下向每个摇瓶中加入配置好的20g/L甲硫氨酸溶液6.5mL和 100g/L精氨酸溶液3.2mL。

c.在链霉素发酵培养的过程中，按5％的接种量向本实施例制备的发 酵培养基中接入链霉素产生菌灰色链霉菌的种子培养物，于温度27-28℃下 培养168小时后检测效价，效价平均值为25219U/mL。

实施例4.

a.制备发酵培养基：称取葡萄糖50g，酵母膏70g，磷酸氢二钾8g， 硫酸镁0.5g于烧杯中，加纯化水定容至1000mL，pH值调节至6.8，平均 分装到10个容积为500mL的摇瓶中，于115℃灭菌30分钟，冷却至室温， 封口备用。

在链霉素发酵培养的过程中，按5％的接种量向本实施例制备的发酵培 养基中接入链霉素产生菌灰色链霉菌的种子培养物，于温度27-28℃下培养 168小时后检测效价，效价平均值为12032U/mL。

上述实施例1至实施例3是利用本发明的发酵培养基发酵培养链霉素 的试验，实施例4是现有技术的发酵培养基发酵培养链霉素的试验，通过 对比实施例1-3和实施例4的发酵效价，可以明显看出利用本发明的发酵 培养基培养的链霉素的效价明显高于现有技术发酵培养基培养的。