春雷霉素生產發酵工藝優化的研究

程倫 李麗霞

摘要：春雷霉素是農用抗菌素類殺菌劑，作為一種生物農藥，發酵生產過程中，接種時間、接種量、pH 控制、碳源的選擇等參數的選擇，對生產效率產生很大的影響，本文通過對一些參數的研究，優化生產工藝，提高產出率。

關鍵詞：春雷霉素；工藝優化

一、春雷霉素概述

春雷霉素（Kasugamycin）又稱春日霉素、加收米、加瑞農等，是1963年4月從日本奈良縣春日神社境內的土壤中分離得到的一種放線菌所產生的氨基糖苷類抗菌素，其產生菌為小金色鏈霉菌。中國科學院微生物所于1970年研制成功并命名為春雷霉素。

春雷霉素是農用抗菌素類殺菌劑，具有很強的內吸滲透性，同時具有預防和治療作用，其治療作用更為顯著。春雷霉素通過干擾病原菌氨基酸代謝的酯酶系統，破壞蛋白質的生物合成，抑制菌絲的生長并造成細胞顆粒化，使病原菌失去繁殖和侵染能力，從而達到殺死病原菌、防治病害的目的。

作為一種生物農藥，春雷霉素在防治稻瘟病上有特效。經多年使用，防效一般均在85%以上，有的地方高達90%。春雷霉素不僅用于防治稻瘟病，還用于防治番茄葉霉病、潰瘍病、黃瓜角斑病、枯萎病、炭疽病、柑桔潰瘍病、辣椒瘡痂病等，效果十分明顯。特別是因其對人畜無毒、無殘留、無污染，符合現代環保要求，適合生產蔬菜等綠色食品使用，倍受歡迎，被中國綠色食品發展中心推薦為AA級綠色食品生產資料，被農業部列為無公害農產品生產推薦農藥，被上海市列為蔬菜標準化工程首推殺菌劑。它低殘留、無公害等綠色特點，現在為國內外農藥發展的主要方向。

二、春雷霉素的生產工藝

抗生素在發酵過程中受諸多因素影響，且各因素相互制約。掌握發酵代謝規律、微生物與其周圍環境的相互關系等手段，可以操控代謝，達到提高產物的目的。通過分析我們發現，目前影響單位提高主要有以下幾個方面：首先是碳源的選擇不合理，發酵過程中以玉米油為碳源的發酵代謝水平低，通過選擇新的碳源來提高代謝水平；其次是菌種在穩定的 pH 范圍下適宜生長，有利于提高發酵單位。再次，選擇新碳源后，其他發酵條件相應進行了調整，以達到生產工藝的優化。

主要技術參數

1.技術指標：發酵水平：9±1g/l，最高13g/l；發酵時間：168±24小時；收率：≥80%，有效成分含量：≥65%（粉）

2. 發酵參數：補料分批發酵、間歇時間（h）、發酵周期（h）、發酵體積（m3）、放罐體積 （m3）、單產（kg）、最終產品濃度（kg/m3）、最大通風（VVM）。

（二）工藝優化過程

1.材料準備

菌種。春雷霉素小金色鏈霉菌。

培養基。一級種子培養基：高溫黃豆餅粉、NaCl、KH2PO4、酵母粉、飴糖、消沫劑、消后體積300L，消前調pH6.0以上。

二級種子培養基：高溫黃豆餅粉、NaCl 、KH2PO4、酵母粉、飴糖、消沫劑， 消后體積6m3，消前調pH6.0 以上，28攝氏度培養。

發酵培養基：低溫餅粉、 NaCl 、 KH2PO4、玉米漿、飴糖、消沫劑、計算體積42m 3，消前調pH6.2-6.4 。

2.工藝過程

采用一二級種子罐同步連消，發酵罐單獨滅菌的方法。連消溫度由 123℃降至 122℃，防止破壞培養基，保證種子質量和及時移種，相對延長了抗生素分泌期，提高發酵水平。

培養條件。一級種子培養：在 700L 種子罐中按配比加入培養基，滅菌溫度 120-121℃保溫30分鐘，降溫至 28℃接種進行一級種子培養，攪拌轉速270rpm/min ，通氣量 30m3 /h，取樣測量菌絲量和pH，接種到二級種子罐內。二級種子培養：在11m3種子罐中按配比加入培養基，滅菌溫度 121-122℃保溫30分鐘，降溫至 28℃接種進行二級種子培養，攪拌轉速 170rpm/min ，取樣測量菌絲量和pH接種到發酵罐內。

發酵培養。在 62m3種子罐中按配比加入培養基，滅菌溫度 121-123℃保溫30分鐘，降溫至28℃接種進行發酵培養，根據代謝情況進行攪拌，轉速140rpm/min。

接種量、接種周期的最優選擇。春雷霉素采用三級發酵，分別將一級種子和二級種子的生長周期和種子量進行了分批對比，從而確定最優值。春雷種子罐周期為26h，通過顯微鏡觀察，發現種子罐種齡延長2-3小時，菌絲會染色淺、細碎、中罐放罐前甚至會自溶。

（二）代謝培養

1. 以飴糖代替玉米油作為主要碳源。在生產中我們發現，在以玉米油作為主要碳源的代謝過程中，代謝變化不明顯，而以飴糖為主要碳源，糖的代謝變化明顯。發酵單位的增長情況與現有碳源代謝情況無必要關聯，而與還原糖的代謝有重要關聯。我們認為，以補糖代替補油是提高發酵單位的重要原因。

2.控制發酵過程中臨界和最適pH值。在生產過程中，春雷霉素發酵的合適pH范圍為 6.3-6.8。通過通氨和補糖共同調節pH。在注意春雷霉素自身穩定性的同時有效提高了發酵效價。以pH 在6.8左右就放罐，我們在試驗中觀察到，pH不超過6.7發酵穩定，且發酵過程中pH越穩定，發酵單位就越高，我們把設定pH6.7為臨界值，并且將pH細化在6.3-6.7 范圍內，將放罐各項指標進行有效控制，使發酵更加穩定。

三、結論

研究結果表明：在春雷霉素發酵過程中，春雷種子罐最適周期一級種子為26h ，二級種子為24h ，用補料糖水代替補料油后不僅成本下降，而且發酵體積增大，發酵總億也會相應的增加。在補充碳源的同時補加玉米油，pH控制在6.3-6.7范圍內，同時設定臨界pH值，將放罐各項指標進行精確控制，有效保證了發酵水平。

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（作者單位：華北制藥華勝有限公司）