抗菌肽規模化生產新工藝新設備的研究和應用

陶德錄 李巧賢

抗菌肽研究的興起是在20世紀80年代，從昆蟲、動物、植物、微生物等生物中不斷的分離得到各種不同的抗菌多肽，它有分子量小、水溶性好、耐熱性強、抗菌譜廣等特點，成為一種高效、低毒并且無殘留危害的抗菌、抗病毒、抗癌新藥。微生物產生的抗菌肽在工業、農業、畜牧業及醫藥等方面具有廣泛的應用前景，因為這些抗菌肽的微生物都是從發酵食品中或從動物體內分離出來的，是對動物體無害的甚至是有益的，所以這些抗菌多肽作為添加劑添加到醫藥、食品中是安全的，有效的，其用量也很少，而且微生物抗菌多肽不容易使生物產生耐藥性。

在產抗菌肽的菌種、抗拒機理、作用、性能、特點、效果等方面的研究成果比較多，但是，在如何規模化生產方面的技術、工藝流程、應用設備等研究很少。本研究是將最新科研成果應用在上海一家比較大的飼料添加劑生產企業，上了一套年生產2 000 t抗菌肽的新工藝新設備生產線，經過一年多時間的生產運行，其設備性能的特點顯現，生產的產品質量穩定、效果明顯。現將有關情況報告于大家，供參考。

1 材料與方法

1.1 實施時間

2009年1月～2010年5月。

1.2 菌種

內蒙古農牧業科學院李巧賢研究員提供菌種4株，為國家科技部科技成果轉化項目，獲得農業部生產批文號。

1.3 育種車間工藝流程和設備

1.3.1 育種車間工藝流程（見圖1）

1.3.2 育種車間主要設備及其用途

500 L配料罐1個，用作培養基原料的配制和稀釋。

2000 L糖化罐1個，用作大麥芽糖化。

瞬時滅菌器1個，用作培養基加熱滅菌。

2000 L保溫罐1個，用作培養基加熱后在高溫下保持一定的時間，進一步滅菌。

瞬時冷卻器1個，用作培養基冷卻。

1000 L微生物液體連續培養恒化器4個，用作菌種連續培養。

1.4 發酵車間工藝流程和設備

1.4.1 發酵車間工藝流程（見圖2）

1.4.2 發酵車間主要設備及其用途

500 L配料罐1個，用作固體原料發酵所需要的特殊營養物質的配制和稀釋。

2 000 L菌液稀釋罐1個，用作復合菌液的稀釋和配制。

圖1 育種車間工藝流程

圖2 發酵車間工藝流程

300型固體滅菌器2個，用作固體發酵原料的滅菌。

200型自動稱料系統1套。

200型箭式接種機1臺。

微機控制系統1套，用作固體原料的配料、稱料、接種、放料和記錄等。

好氧立體發酵器20套，厭氧立體發酵器20套，用作固體發酵。

1.5 干燥車間工藝流程和設備

1.5.1 干燥車間工藝流程（見圖3）

1.5.2 干燥車間主要設備及其用途

攪拌式自控氣流脈沖干燥機主機1臺，用作對濕物料的攪拌和干燥。

高效旋風分離器2個，用作氣料分離。

9-19-22型引風機1臺，用作輸送物料。

關風機1臺，用作下料。

攪龍、提升機各1臺，用作輸送物料。

圖3 干燥車間工藝流程

2 結果與分析

2.1 育種車間生產實施過程與檢測結果

2.1.1 配料

將大麥芽、蛋白胨等營養物質按照配方比例放入配料罐中，并加水稀釋。

2.1.2 糖化

在糖化罐中糖化2 h左右，達到所需要的糖度。

2.1.3 滅菌

糖化液在流動的過程中瞬時使溫度達到95～100℃，并保溫1 h左右。

2.1.4 冷卻

滅菌好的糖化液在流動的過程中瞬時使溫度降到35℃左右，并分別勻速流加在4個恒化器中。

2.1.5 接菌培養

在實驗室培養好的菌種直接接入恒化器中，2株好氧菌接入2個好氧恒化器中，2株厭氧菌接入2個厭氧恒化器中，開啟自動攪拌、供氧、加熱等系統，連續培養3 d，桿菌達到8～10億/ml，球菌達到6～8億/ml，酵母菌達到2～4億/ml之后，每天根據生產需要每個恒化器可放出100～300 L成熟菌液，供給發酵車間用。

2.2 發酵車間生產實施過程與檢測結果

2.2.1 固體料滅菌

將豆粕等原料裝入固體料滅菌器中，在120℃中保持0.5～1 h。

2.2.2 配制稀菌液

根據生產計劃，抽取所需要的成熟菌液，并加入一定量的特殊營養物質稀釋。

2.2.3 接種

將配方輸入微機中，微機按程序自動完成固體料稱重、混合攪拌、液體菌接種、放料等工序。

2.2.4 發酵

將接好菌的固體培養基裝入立體發酵器中，好氧菌裝入好氧發酵器中，厭氧菌裝入厭氧發酵器中，堆放在固定的區間發酵。

2.2.5 檢測

經過36～48 h發酵后，菌基本長好，冬季時間可長一些。檢測菌數情況，一般可達到200億/g以上。

2.3 干燥車間生產實施過程與檢測結果

2.3.1 干燥第一遍

將好氧發酵和厭氧發酵物料混合放在上料口附近，會自動上料和調節，物料水分為40%左右。熱風溫度為110～120℃，物料在干燥機中高速運動，從進到出為3～5 s時間，除去水分10%～15%，料溫上升5℃左右。

2.3.2 干燥第二遍

將干燥第一遍的物料放在上料口附近，調整熱風溫度為80～100℃，物料在干燥機中高速運動，從進到出為3～4 s時間，除去水分10%～15%，料溫上升5℃左右。

2.3.3 干燥第三遍

將干燥第二遍的物料放在上料口附近，調熱風溫度為60～80℃或用自然常溫，物料在干燥機中高速運動，從進到出為2～4 s時間，除去水分5%，料溫上升為0或下降1～5℃。

有時干燥三遍水分達不到10%以下時，可用自然常溫再干燥第四遍，最終使物料水分達到10%以下，料溫保持在45～55℃。

2.3.4 粉碎包裝

干燥好的料粉碎，過60目篩，包裝入庫。

2.3.5 檢測結果

檢測復合菌一般為200億/g左右；現在可以提高到300億/g以上。抗菌肽含量一般為80 wu/ml左右，抗菌性能優良，作為藥品可以有效的治療動物腹瀉，作為飼料添加劑可以有效的替代抗生素預防腹瀉，又是良好的促生長劑，對大腸桿菌、沙門氏菌、金黃色葡萄球菌病原菌有很強的抑制作用。

動物飼喂飼養試驗在泰州邦成興化豬場對斷奶仔豬進行部分、全部替代抗生素的使用試驗，其效果是仔豬腹瀉率：試驗組為5.2%，對照組為17%；仔豬死亡率：試驗組為0，對照組為2.44%。

3 結論

3.1 本研究應用的菌為4株，從動物體內提純優選而來，綠色、無殘留、無污染，其代謝產物——抗菌肽含量高，抗致病菌性能好，是國家科技部農業科技成果轉化項目，在同行業中唯一獲得農業部生產批文號的項目。經過小試、中試到規模化生產，再到用戶飼喂飼養試驗證明，效果顯著，性能穩定。

3.2 本研究應用新工藝、新設備進行規模化生產，經過一年多時間的生產運行證明，工藝流程設計合理，設備性能穩定，自動化程度高，操作簡單，機械故障率和雜菌感染率極低，無物料浪費，能保證產品質量的穩定性。

3.3 該套設備投資少，材質為不銹鋼，總投資為120萬元，與同等規模的其它工藝設備投資相比較，減少投資約40%左右。

10篇，刊略，需者可函索）