玉米漿對青霉素發酵生產的影響

趙麗麗

【摘要】本文主要對玉米漿對青霉素發酵生產的影響進行了深入的研究討論，從而得出以下相關結論，以供參考交流。

【關鍵詞】玉米漿 青霉素 發酵生產 影響

【中圖分類號】TQ465.1 【文獻標識碼】B【文章編號】1004-4949（2015）02-0660-02

一般來說，幾乎大部分的微生物在反應器發酵過程中具備了多基因尺度的特點。并且，這些基因尺度還有著一定的遺傳性。但是，在發酵過程中，一旦受到某些因素的影響和限制，就會對整體發酵生產質量產生較大的影響。對此。本文重點對玉米漿對青霉素發酵生產的影響進行了探討分析。

1儀器和材料

1.l儀器與菌株

1100型高效液相色譜儀（Agilnet公司）：青霉素產生菌產黃青霉（penicilliumch盡sogenum）99一8（本公司保藏）。

1.2培養基

種子培養基/%：玉米漿.40（以干物質計），蔗糖2.4，硫酸鉸0.4，碳酸鈣0.4；pH6.2一6.5。發酵培養基/%：玉米漿3.8（以干物質計），磷酸二氫鉀0.54，無水硫酸鈉0.54，碳酸鈣0.07，硫酸亞鐵0.018，硫酸錳0.0025；pH4.7一4.9。

2.方法與結果

2.1培養方法

種子培養：將產黃青霉99一8接入滅菌降溫至25℃的種子培養基進行培養，培養溫度25℃，攪拌轉速110r/min，空氣流量0.5一0.9㎡/（m3種子液min），培養至對數生長后期。

發酵罐實驗L51：制備玉米漿含量不同的培養基，在50噸發酵罐內經高溫滅菌后降溫至25℃，按15%接種量接入種子液進行發酵實驗。發酵期間主要控制參數：溫度25℃，罐壓0.04一0.06Mpa，攪拌轉速120r/mni，空氣流量0.5一0.7m3。當發酵液中氨氮含量下降至450μg/ml以下時，開始補加硫酸錢。在后續發酵過程中控制發酵液氨氮含量為300一500μg/ml，并在線監控溶氧（Do）和pH，考察發酵期間的最大菌絲濃度、氨氮代謝、糖代謝、發酵周期、放罐效價等參數隨玉米漿含量的變化。

.22檢測方法

菌絲濃度：取發酵液10ml，離心（3000r/min）smin，測得沉淀在培養液中的體積比即為菌絲濃度。

批葡萄糖單耗：按批葡萄糖單耗=批補入葡萄糖量（kg）/批發酵液產量B（U）計算。

發酵效價：發酵液經濾紙和微孔濾膜過濾后進行HPLC測定。色條件：色譜柱DiamonsilC.8柱（4.6mmX25omm，5林m）；流動相HOAe/NaOAe緩沖液一乙睛（80：20）；檢測波長254nm；流速1.2ml/min；柱溫25℃；進樣量20μl。采用外標法按峰面積計算樣品中青霉素效價。

2.3玉米漿含量影響的考察

.2.3.1對最大菌絲濃度的影響

通常情況下，菌絲濃度作為菌絲發酵前期的生長繁殖標志，當培養基中的成分發生變化時，其菌絲生長也會受到一定環境條件的限制，并最終達到菌絲的最大濃度。而在試驗的發小培養基中，玉米漿含量對最大菌絲濃度的影響結果，具體如圖1所示。

從圖1中，我們可以看出，在玉米漿含量達到3.8%時，最大菌絲濃度到達了最高點44%。而在玉米漿含量逐漸增加是，其最大菌絲濃度已經處于穩定的狀態，這是由于當玉米漿含量≤3.8%時，玉米漿中含有的微量元素較少，再加之生長因子還不能對菌絲量進行有效的一直，所以在玉米漿含量增加的同時，最大菌絲濃度也會隨之加大。而當玉米漿含量超出3.8%之后，以上所述的限制條件因素將會完全消失，此時發酵液中含有的葡萄糖物質也會迅速下降到限制的濃度下，并在其供氧能力確定的情況下，促使溶氧水平趨于穩定，這也是影響反應器尺度供氧能力的主要限制因素之一。

2.3.2對氨氮代謝的影響

在發酵過程中，峰值周期、氨氮峰值的首次不加時間都會隨著培養集中的玉米漿含量變化而發生改變。在發酵初期階段時，菌體不僅會利用葡萄糖物質，同樣也會將玉米漿中含有的蛋白質物質構建成碳架，使得培養基中的氨氮濃度不斷升高，并且，當葡萄糖代謝酶合成之后，菌體將會迅速利用葡萄糖代謝物，將其作為主要的碳源，再通過利用培養基合成的氨氮蛋白物質，使得培養液中氨氮濃度下降，而為了使其保持在良好的濃度，需要添加適量的硫酸。由此我們可以判斷，氨氮峰值及出現周期對于菌體碳氮濃度有著直接的影響，具體是反應出了在玉米漿中有機物氮源的使用情況。如果玉米漿含量過多，就會延長氮源的代謝時間。而玉米漿含量較少時，又很難滿足于菌體生長需要。此外，無機氮源硫酸在第一次補加時間之后，其氨氮含量明顯要高于發酵前期的氨氮含量，這就非常不利于代謝的次級啟動。

.2.3.3對糖代謝的影響

在青霉素發酵中，葡萄糖是不可或缺的一種原料，占據了總成本中的65%，而筆者在多次實驗觀察中發現，發酵培養基中玉米漿含量的多少將會對葡萄糖單耗程度有著較大的影響，具體研究結果如圖2所示：

從圖2我們可以看到，當大叫培養基中玉米漿含量為3.4%時，批葡萄糖的單耗量最高，而在玉米漿含量為3.8%時，批葡萄糖單耗最低。由此可見，當玉米漿含量發生變化時，批葡萄糖單耗量也在發生著改變。但是，為了考慮到經濟成本的問題，筆者建議將培養基中的玉米漿含量控制在3.6%-4.0范圍之間。

.2.3.4對發酵周期的影響

通常情況下，發酵周期是由菌絲狀態確定的，一般在試驗中，普遍會選擇內大空胞較多的菌絲，在菌絲開始溶解，到最后的放罐過程結束，將會是完成了一個完整的發酵周期。并對培養基中玉米漿的含量進行適當的調節，具體觀察其對發酵周期的影響，得出的結果如圖3所示：

從圖3中可以看出，當發酵培養基中的玉米漿含量為3.2%時，其發酵周期較短，因此我們可以將這一含量作為玉米漿含量影響菌絲狀態與結構形成的主要因素之一。而在3.6%-4.0時，發酵周期逐漸趨于穩定階段，并有次級代謝物生成。因此，在青霉素發酵培養基中，只要將玉米漿含量控制在3.6%以上，就不會對發酵周期產生不利的影響，同樣還有利于次級代謝產物的累積。

.2.3.5對發酵效價的影響

發酵效價是衡量青霉素發酵水平高低的重要指標，在上述實驗的基礎上，調節發酵培養基中玉米漿含量，在同一控制工藝、供氧條件下考察放罐時的發酵效價，結果見圖4.

由圖4可以看出，玉米漿含量在3.6%～4.0%之間時放罐效價較高。玉米漿含量對發酵效價的影響是其對發酵液中菌絲濃度、氨氮代謝、糖代謝、發酵周期等影響的綜合體現，因此選擇3.6%一4.0%最為合適。

3.結束語

玉米漿對青霉素發酵生產的影響是多尺度的，宏觀上影響著最大菌絲濃度、氨氮代謝、糖代謝、發酵周期、發酵效價等工藝參數，微觀上對菌絲生長、菌絲結構、初級代謝向次級代謝轉換等均有重要影響。

為減少干擾因素，本實驗所用的玉米漿質量均一穩定。但實際工業生產中，玉米漿隨產地、季竹不同，質量常有波動。因此發酵培養基中玉米漿加量需同時參照能反映質量波動的首次補硫酸按時間。綜合考慮各因素影響，發酵培養基中玉米漿含量控制在3.6%～4.0%，硫酸錢第一次補加時間控制在30一50h，對生產較為有利。

參考文獻

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