通過探討氮源在青霉素發酵的過程中影響

趙凱 孫鳳岐

摘要：通過探討氮源在青霉素發酵過程中所起的作用，選擇適合的氮源。

關鍵詞：青霉素氮源有機氮源無機氮源玉米漿黃豆餅粉玉米蛋白粉

抗生素是生物在其生命活動過程中產生的，并在低微濃度下能選擇性地抑制他種生物機能的化學物質。是青霉素，鏈霉素等一類化學物質的總稱。是人類控制感染性疾病，保障身體健康及用來防治植物病害的重要化療藥物。

青霉素是最早發現的最重要的抗生素。屬于β-內酰胺類。經數年的臨床實踐和研究證明，青霉素具有抗菌作用強，療效高，毒性低，副作用小，價格便宜等特點，是臨床治療卓越。

在青霉素發酵過程中，培養基營養成分能分應恰當，尤其碳、氮比更是控制青霉素發酵水平的關鍵，所以探求合適的碳、氮比是發酵生產的首要問題，僅就氮源進行一些分析及討論。

氮源是指構成微生物細胞和代謝產物中氮元素來源的營養物質，是微生物培養過程中主要原料之一。一般在發酵前期，由于菌體發育，生長和繁殖的需要，培養基中氨基氮濃度迅速下降；發酵中期，氮源主要用于合成青霉素及其他代謝產物，氨基氮濃度緩慢下降；發酵后期，由于菌體開始自溶，培養液中氨基氮又有回菌體方向發展，因此適當的氮源既可滿足發酵前期菌體的需要，又可防止菌體衰老及合成抗生素能力衰退，從而增大抗生素的產量。

氮源分有機氮源和無機氮源兩類。無機氮源有氨水【(NH4)HCO3】等，由于其分子結構簡單，可被微生物迅速利用。有機氮源有黃豆餅粉、玉米漿、玉米蛋白粉等。除含豐富的蛋白質、多肽和游離氨基酸外，往往還含有少量的糖類、脂肪、無機鹽和生長素等，是主要的氮源供體，能被維生素緩慢利用，作為抗生素合成階段的良好營養物質。

菌體生長速度在含有有機氮源的培養基中，比在只含無機氮源的培養基中快，長的菌絲也較多，微生物在有機氮源培養基中，可以直接利用游離氨基酸或其他有機化合物中的各種不同結構的碳架，來合成用于構成細胞的蛋白質其他細胞物質，無需再從糖代謝分解產物來合成，從而可見有機氮源比無機氮源優越得多。

使用有機氮源的目的除了供給菌體生長和繁殖用營養物質外，還為抗生素合成提供前體物質，因此，要特別注意這些氮源對促進菌體生長，維持生命活力和合成抗生素的關系，并以此作為決定培養基中有機氮源用量的一個根據。

玉米漿是淀粉廠生產的副產品，是由浸泡玉米顆粒的亞硫酸水在浸漬過程中溶解了玉米中的營養成分，再經乳酸桿菌作用，當酸度達到一定的要求時，將浸漬液經真空濃縮而成的一種黃褐色粘稠液體，其主要成分是可溶性蛋白，還含有豐富的維生素和生長因素。其總含氮量約為2.5-4.5%，氨基氮含量為0.6-1.8%，還原糖含量為1.2～11%，乳糖含量為5～15%，醋酸等揮發酸含量在0.1～0.3%，灰分含鉀、鈣、鎂、鐵、磷、硫等無機元素，其含量達9～12%，其中溶磷按干物質計達到12000-17000ug/g。

在青霉素發酵過程中，玉米漿是最容易被利用的有機液態氮源。因其含有豐富的玉米可溶性蛋白，很容易被菌體所利用，對促進菌體發育、生長和繁殖很有利，是抗生素發酵的良好氮源。在合成培養基中加入玉米漿能刺激青霉素的形成和增加青霉素G的含量。但由于是液體氮源，在貯存方式或貯存時間上如有不合適，會產生變質現象。在投入過程中，易造成含量波動大，不易控制。會給擠出料配方造成波動。由于玉米漿中含有青霉素菌生長所需的多種氨基酸；含有合成芐青霉素的前體物質---苯乙酰胺和苯丙酰胺酸；玉米漿培養基中營養物質豐富，而固體物質少，培養液比較稀薄，通氣攪拌效果比較好。因此，很多廠家仍然采用玉米漿作為主要氮源并且特別強調其質量來提高青霉素產量。黃豆餅粉和玉米蛋白粉是緩慢利用的固體氮源。對延長次級代謝產物的分泌期，提高產物的產量很有益。同一產地同一加工方式會使其質量比較穩定，但是它被菌體利用的速度較慢，同時其成分中，不加玉米漿，對青霉素合成有利，但二次投入或投入太少也容易促進菌體生長和養分過早耗盡，以致菌體過早衰老自溶，從而縮短產物的分泌期。投入過多，則對提煉影響較大。因此，緩慢利用的氮源濃度也必須予以控制。

這三種常用的有機氮源各有優勢和劣勢，如何利用這三種有機氮源進行重新配比，既達到保證青霉素合成的目的又使氮源質量相對穩定，還需要長期多次的實驗及實踐。此外，有機氮源的原材料是引起生產水平波動的主要因素之一，是引起有機氮源質量變化的原因。因此，選擇有機氮源時，還應對原材料的品種、產地、加工方法和貯存等相關條件多做分析及實驗。

隨著科學技術的發展，使現有有機氮源質量提高和新的有機氮源材料的發現及合理使用一定會促進青霉素發酵水平提高。

參考文獻

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