红霉素的发酵及提取工艺演示课件

菌体浓度对发酵的影响及控制
发酵接种量较大且保持在合适的浓度，则缩短细菌生长期，使 产物合成时间提前；但是如果接种量过大，超出适宜值，则生长 过快，物料黏度增加，导致溶氧不足，最终影响产物合成
碳源对发酵的影响及其控制 按菌体利用快慢而言，分为迅速利用 的碳源和缓慢利用的碳源。前者(如葡萄糖)能较迅速地参与代谢、 合成菌体和产生能量，并产生分解代谢产物，因此有利于菌体生 长，但有的分解代谢产物对产物的合成可能产生阻遏作用；后者 (如乳糖)为菌体缓慢利用，有利于延长代谢产物的合成，特别有 利于延长抗生素的生产期，也为许多微生物药物的发酵所采用。
丙酸是红霉内脂〈合成红霉素的三中产物之一〉合成的前 体物质，但丙酸对菌丝生长有抑制作用，所以发酵时以 丙醇为发酵前体物质，丙醇在发酵时对菌丝的毒性作用 相对较小，对pH的影响也较小，代谢稳定，发酵单位 和产品质量都较高。此外，正丙醇除了起前体作用外， 还对红色糖多孢菌中乙酰CoA合成的诱导物。
在无机元素中，铁离子抑制红霉素的合成。
红霉素的发酵工艺
3）培养条件： （1） 温度：红霉素发酵采用31℃恒温培养。温度过 高时，会产生红霉素C，红霉素C与红霉素A结构相似， 但毒性却是红霉素A的两倍，
（2）pH：整个发酵过程中pH维持在6.6～7.2，菌丝生 长良好，发酵水平稳定。红色糖多孢菌最适生长pH为 6.7～7.0，而红霉素合成的最适 pH为6.7 ～6.9。
氮源对发酵的影响及其控制 氮源有无机氮源和有机 氮源两类。 如谷氨酸发酵，当NH4+供应不足时， 就促使形成α-酮戊二酸；过量的NH4+，反而促使谷氨 酸转变成谷氨酰胺。 发酵培养基一般是选用含有快 速利用和慢速利用的混合氮源。 如氨基酸发酵用铵 盐(硫酸铵或醋酸铵)和麸皮水解液、玉米浆。
补加有机氮源 根据产生菌的代谢情况，可在发酵过 程中添加某些具有调节生长代谢作用的有机氮源，如酵 母粉、玉米浆、尿素等。
（5）发酵黏度的控制：发酵液的黏度一定程度上反 映了菌丝生长浓度，并对红霉素A.B.C组分的比例有 直接的影响
接种
发酵菌种接种菌龄必须掌握恰当时机，接种过早或过晚都将不 利于发酵的进行。发酵接入菌种太年轻，前期生长缓慢，产物开 始形成时间推迟，整个发酵周期延长；如果太老，菌量虽多，却 导致生产能力下降，菌体过早自溶。
代谢产物所必需的，磷酸盐浓度的控制，对于初级代谢 来说，要求不如次级代谢那么严格。对抗生素发酵来说， 常常是采用生长亚适量(对菌体生长不是最适合但又不 影响生长的量)的磷酸盐浓度，其最适浓度取决于菌种 特性、培养条件、培养基组成和来源等因素。 工艺控制
比如溶氧控制结合，发酵时，在数1之前我们控制 比较小的通气量（目前我们的发酵控制点在发酵6小时 为延迟期），一来节约成本，二来适应地衣芽孢杆菌的 发酵需要；而到了数1-3的时期我们采取高通气量来配 合地衣的生产，数3以后又要降低通风量。 在发酵 地衣芽孢杆菌时，形成芽孢期对整个的发酵生产至关重 要，很大程度上决定了产量和收率，经过多次 实验和 总结我们找出了依pH为指标的关键控制点。应该说这 个小小的细节对我们整个产品的提高起到了很好的保障 作用
〈1〉生产孢子的制备：红色糖多胞菌斜面孢子培养 基由淀粉、玉米浆、硫酸铵等组成，孢子培养的温度为 37℃，湿度50﹪左右。母瓶斜面培养9d，子瓶斜面培 养7d。成熟的孢子呈深米黄色，色泽鲜艳、均匀、无黑 点，孢子瓶背面有红色色素。
〈2〉生产种子的制备：种子罐及繁殖罐的培养基由 淀粉、葡萄糖、花生饼粉、蛋白胨、硫酸铵和碳酸钙等 组成，灭菌后将子瓶斜面孢子制成孢子悬液，用微控注 射的方式接 入种子罐。种子培养温度为35℃，培养时 间为65h，繁殖罐培养温度为33℃，培养时间为30～ 32h左右。种子培养成熟并经检验合格后以10﹪的接种 量移入发酵罐。
红霉素的发酵工艺及提取工艺
报告人
赵训平
小组成员：
陈云、杜婧文，李安、陈哲
红霉素的产生菌及育种
1950年，Lily研究室首次从菲律宾的一个土 样中筛选到了一株产～ 红霉素的红色链霉素 〈现称为红色糖多胞菌〉。该菌在合成培养 基上生长时，气生菌丝为白色，孢子丝呈不
紧密的螺旋状，3～5圈，孢子呈球状 我国20世纪60年代以红色糖多胞菌P32– 103为菌种开始红霉素的工业生产，该菌发 酵效价低，且易染噬菌体。随后，国内学者 不断以该菌为原始菌进行了传统的诱变育种，
红霉素的发酵工艺
2>培养基 发酵培养基最适合的碳源为蔗糖、其次为葡萄糖、
淀粉、糊精。生产上常用葡萄糖和淀粉为混合碳源，效 果与使用葡萄糖相似。
氮源的代谢对红霉素合成影响很大，当适于菌体生 长的氮源耗尽时，菌体才停止生长并迅速合成红霉素。 红霉素生产中一般都用有机氮源，其中以黄豆饼粉、玉 米浆为最佳。由于黄豆饼粉菌时泡沫较多，故一、二级 种子罐及后期补料用部分花生饼粉代替，但全用花生饼 粉则最终产品会出现带会现象。在发酵培养基中加少量 硫酸铵，可促进菌丝生长。
补加无机氮源 补加氨水或硫酸铵是工业上的常用方 法。氨水既可作为无机氮源，又可调节pH值。在抗生 素发酵工业中，通氨是提高发酵产量的有效措施。当 pH值偏高而又需补氮时，就可补加生理酸性物质的硫 酸铵，以达到提高氮含量和调节pH值的双重目的。
磷酸盐对发酵的影响及其控制 磷是微生物菌体生长繁殖所必需的成分，也是合成
获得许多生产性能良好的菌株。
红霉素的发酵工艺
孢子培养
沙土孢子
孢子培养
母瓶斜面培养
37℃ 7 ～ 10 h
37℃ 7 ～ 10 h源自种子罐培养子瓶斜面培
34 ～ 35℃ 60 ～ 70h 种子罐培养
发酵
一级种子液
二级种子液
32 ～35 ℃ 30～32h
发酵液
31℃ 150～160h
红霉素的发酵工艺
1〉种子培养：
（3）通气和搅拌：红霉素发酵为好氧发酵。一般地， 发酵最初12h，通气量保持在0.4vvm（每分钟通气量与 罐体实际料液体积的比值），12h后到放罐可控制在 0.8～1.0vvm。搅拌速度不宜太快，容易损伤菌丝，不 利于发酵
红霉素的发酵工艺
（4）补料：发酵过程中还原糖浓度控制在1.0％～1.4 ％范围内，每隔6补加葡萄糖一次，直到放罐前1218 停止补糖。40后补加有机氮源，每日34次，若发酵罐 的黏度上升则增加补料量，反之则减少，放罐前24停 止补氮。发酵后期添加氨水可以提高发酵单位，减少 脱水红霉素的形成，改善产品质量，补加硫酸镁可以 改善菌丝生长状况，提高发酵单位。前提一般在24后 补加