利福霉素B发酵工艺研究

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文献标识码:A
利福霉索(rifamycins)属于安莎类抗生素,由地中 海拟无枝酸菌(Amycolatopsis nwditerranei)产生。广 泛应用于结核病、麻风病等分枝杆菌感染的治疗。 抗生素发酵水平的提高,主要依赖于菌种选育及 培养基和培养条件的优化。利福霉素通过菌种选育获 得高产菌株从而提高生产水平已有报道【1’2 J。新昌制 药厂的利福霉索B产生菌通过推理选育获得的突变 株,生产能力已提高了一倍,但在原发酵工艺中不能体 现出应有的优势。本文通过对利福霉素B发酵培养 基和培养条件优化,找到一条适合该高产菌种规模化 发酵的生产工艺,从而提高利福霉素B的生产水平。 l材料和方法 1.1菌种 地中海拟无拟酸菌(Amycolatopsis mediterranel) XC-301,浙江医药股份有限公司新昌制药厂提供,该 菌种已经多次诱变处理。 1.2材料 种子培养基(%)葡萄糖1.5,黄豆饼粉1.0,淀 粉1.5,蛋白胨1.0,KH2PO,I 0.2,泡敌0.04。 发酵培养基(%)葡萄糖10.0,蛋白胨1.0,黄豆
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E 20000
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0 24 48 72 96 丌h1 A:Reduced sugar 120 144 168 92
H:Amino
nitrogen;
C:pH;
D:Mycdiu6l concentration; feeding rlfamycin B
E:Producti'dty
1:Continuous feeding;2:Batch
[4]Se商P,Thiemann J
lnd

Production of
rifamycins[J].Prog
Microbiol,1967;6:2I
z G,Bai x F
[2]Jin

K,Xiong Z G,Bai

F.Ralional selection of rifamyein
[5]Xiong [6]Ni
酵罐进行利福霉素B的工业化生产,培养温度(27 果见Fig.4。
0.5)℃,在72h左右开始流加补葡萄糖和氨水,发酵结
从Fig.4可以看出,在60m3罐利福霉素B发酵代 谢与15L罐的发酵类似,但发酵效价比小试罐又有明 显提高,达到22000u/ml以上,可能是放大后改善了补 料对发酵环境的影响,减少了搅拌剪切力对菌丝的影 响。 在60m3罐中发酵至120h有氨基氮回升的现象, 是由于培养过程中糖耗较快,补糖增多引起pH下降, 促使氨水补人而引起。氨基氮回升对利福霉素B的 发酵影响正作进一步的研究。
Flg.3
influence 0f dif[erent feeding
methods
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万 方数据
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fluff;E:Productivity 60rd fermemor
Rifamycin B lermentation with continuous feed in
参考文献
【1]Jin
Z H,Zhang G
J,Jin Y P.d al
Ratiea、al seleeticna of
109
rlfamydn B producing strain Nocardia mediterranel[J].Chin i Antib÷ot,1995,20(3)-:265
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文章编号:1001—8689(2003)03—0137。04
利福霉素B发酵工艺研究
盂根水1・2孙新强2金一平2裘娟萍1金志华3
(1浙江工业大学药学院. 杭州310032;
新昌312500;
2浙-扛医药股份有限公司新昌制药厂,
3浙江大学材料与化工学院生物工程研究所,
1.5.5
饼粉1.0,鱼粉0.5,巴比妥纳0.15,KN哂0.8,
KH2P04
O.02.CaC03 0.3,CoCl2
lgg/ml,泡敌0.04。
1.3培养条件 发酵瓶培养条件 时间7~8d。
收稿日期:2002_02.22 作者简介:盂根水,男,生于1970年.硕士,工程师。
pH的测定用pH电极测定。
Tab.3 Influence of KHzP04
XC-30
L不需
要巴比妥钠诱导就能大量台成利福霉素B,这样可大


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3。
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rifarnycin B
fermentation(%)
Fig.1

三 宣



:震山
0 10 20 25 35 40

KH2嘞0
Produclivity
0005
0・001
为巴比妥钠对利福霉索B的刺激作用是诱导现象”J。 采用在基础料中不加巴比妥钠及培养24h补加与原配 方等量的巴比妥钠,以原配方作为对照进行培养,发酵 结果见T曲2。
Tab.2 InfluenCe of fermentation
2.2溶氧对利福霉素B的生物合成的影响 在15L发酵罐中,在控制通气量1:lvvm,搅拌转 速550r/min,堵养温度27℃的条件下,利福霉素B发 酵过程的溶氧变化见Fig.I。 从Fig.1结果可知,在利福霉素B的发酵过程中, 当培养至40-70h时,发酵液中的溶氧达到最低值,说 明在40--70h时间段中菌体耗氧速率最快。通过改变 通气量、调节搅拌转速控制该段时问的溶氧水平进行 利福霉素B发酵,以研究溶氧对利福霉素B发酵的影 响,结果见Fig.2。 从Fig 2结果可以发现,当溶氧低于20%时明显 对利福霉索B的生物合成有抑制作用。溶氧越低,发 酵效价也就越低,当发酵罐中的溶氧长时间处于0的
1.o以上。
培养温度27℃,通气
1:0.7vm,罐压O.05MPa,搅拌转速130r/min,接种量
1.5分析方法 1.5.1还原糖的测定斐林试剂法旧』。 1.5.2氨基氮的测定甲醛法L3j。 1.5.3菌丝浓度的测定取发酵液10ml于离心沉淀 管中,在4000r/min,测沉淀物在发酵液中的比例即得 菌丝浓度。 1.5.4发酵效价的测定分光光度法【4 J。
192
216

24
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120
丌h1
144
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25000 20000 I 5000 10000
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0 0 24 48 72 96 120 144 168 192 216
7Th)
A:pH;B:Amino nitrogert;C:Mycelimn Fig.4
concentration;D:Reduced
Prog∞in
control of bi∞ynthefts of
producer Nocardia
mediferranei[J]Chin,Antibiot,1991.
D.Antibiotic industry analysis[M】Bei—
antbioties[J].Kangshengsu,1982.7(2):69

在15l。发酵罐中采用流加补料和分批补料两种 补料方式进行利福霉索B发酵,结果见Fig.3。 从发酵结果可以看出,流加补料明显优于分批补 料工艺,发酵效价比后者提高了25%。主要原因有二 个:一是在分批补料时,每次补入的葡萄糖较多,虽然 在两个取样点还原糖浓度都在工艺控制范围内,但在 培养过程中还原糖浓度的波动幅度较大,葡萄糖的浓 度短时间内增多,会产生分解代谢阻遏;二是由于葡萄 糖的pH较低,一般在4.3--4.8,当一次性加入葡萄糖 量较大时,会引起发酵液pH快速下降,从而促使氨水 加快朴人;当培养过程中没有补入葡萄糖时,由于菌体 的代谢,pH叉会上升,由于发酵环境波动的加剧,可能 会促使菌丝二次生长而影响次级代谢,同时随着氨水
0 01

015

02

05

07

99.2
97

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1130.1
103
2986ຫໍສະໝຸດ 94779

Tab
3结果表明,磷酸盐的浓度0.0005%~
0.07%对利福霉素B的生物合成不产生影响,磷酸盐 浓度为0.1%对利福霉素B的生物合成产生明显的抑 制作用.此结果在15L发酵罐已得到验证;但在培养 基中适当增加磷酸盐,可延缓菌丝衰老、自溶,减少发 酵液的泡洙,可以改善发酵液的质量,有利提取过滤, 另外,研究还发现用菌种A.mediterranel XC-30J进
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结果发现三者的发酵效价基本接近,说明在利福 霉素B的发酵过程中,巴比妥对利福霉素B的生物合 成没有影响,表明菌种A.mediterranei 大降低生产成本。 2.4磷酸盐的影响 磷酸盐是菌丝生长所必需的重要元素,能促进菌 丝的生长,但磷酸盐能抑制次级代谢产物的合成,在利 福霉素B的发酵中,过多的磷酸盐会形成大量无活性 的利福霉素Y。在培养基中加入不同量的磷酸二氢钾 在摇瓶中进行发酵,结果见Tab
培养温度为30℃,装量250ml
1.5.6溶氧的测定用溶氧电极在线测定。 2结果与讨论 2.1温度对利福霉索B发酵的影响
三角瓶装25ml,摇床转速220r/min,接种量5%,培养
万 方数据
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在15L发酵罐中研究了温度(27℃、25'12、30"C) 条件下,基本不产利福霉素B;溶氧高于25%时,对利 对利福霉素B发酵的影响,结果见T扎1。结果表明 培养温度27℃对利福霉素B发酵最有利,其发酵效价 比原工艺(30℃)提高了43%,而在25℃下发酵,发酵 效价很低,同时糖利用也很慢。
139
行利福霉素B发酵生产,在培养基中加入适量磷酸盐 不会产生利福霉素Y。 2.5流加补料和分批补料对利福霉素B的生物合成
的影响
的补人,N瞄来不及消耗,NHi的大量存在,对利福
霉素生物合成的前体物质3.氨基.5一羟基苯甲酸的合 成产生抑制作用[“,从而抑制利福霉素的生物合成。
2.6
60m3发酵罐的工业化生产 利用以上15L小试罐的培养结果,在60m3的发
O.05,KN03 0.1,cac03
15L自动发酵罐培养条件通过l:1(vm);搅拌
转速500r/min;接种量10%;培养温度0~130h: 30℃;130h~放罐:28℃。 60m3发酵罐培养条件 10%,培养时间9d。 1.4补料控制 在发酵培养80h左右,当还原糖低于3.0时开始 补人葡萄糖,控制还原糖浓度在1.0%~1.5%。当 pH在6.4时,自动补入氨水,控制pH在6.4左右。 流加补料依据发酵液中还原糖的含量和补料糖 的浓度,设定每小时的补料量,以匀速自动补人,控制 发酵液中还原糖在1.o以上。 分批补料依据发酵液中还原糖的含量和补料糖 的浓度,采用每隔6h补一次葡萄糖,控制还原糖在
Tab.1 Influence of temperature
福霉素B的生物合成基本没有影响,说明只需控制溶
氧在25%以上即可满足利福霉素B菌丝生长和产物 合成的需要。因此利福霉素B的发酵过程中最低溶 氧应控制在25%以上,以此来确定发酵罐的通气量和 搅拌功率。
On
rifamycin B
2.3
巴比妥对利福霉素B生物合成的影响 巴比妥钠能刺激利福霉素B的生物合成,一般认
杭州310027)
摘要:研究温度、溶氧、巴比妥、磷酸盐及补料方式对利福霉素B发酵的影响。结果表明在控制培养温 度2712、溶氧25Ij6以上的条件下,采用流加补料工艺,利福霉素B的发酵效价较原工艺有明显提高,此工艺已 在60m3发酵罐中进行工业化生产,发酵效价比原生产工艺提高了一倍叭上。 关键词:利福霉素B;发酵;工艺 中国分类号:TQ920
DO{%、
Hg-2
Influence of 130
On
rifamycin B fermentation
万 方数据
~————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————一——
中国抗生素杂志2003年3月第28卷第3期
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