趙麗麗

【摘要】本文主要對玉米漿對青霉素發(fā)酵生產(chǎn)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(fā)酵生產(chǎn) 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(fā)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(fā)酵過程中，一旦受到某些因素的影響和限制，就會對整體發(fā)酵生產(chǎn)質量產(chǎn)生較大的影響。對此。本文重點對玉米漿對青霉素發(fā)酵生產(chǎn)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(chǎn)生菌產(chǎn)黃青霉（penicilliumch盡sogenum）99一8（本公司保藏）。

1.2培養(yǎng)基

種子培養(yǎng)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(fā)酵培養(yǎng)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(yǎng)方法

種子培養(yǎng)：將產(chǎn)黃青霉99一8接入滅菌降溫至25℃的種子培養(yǎng)基進行培養(yǎng)，培養(yǎng)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(yǎng)至對數(shù)生長后期。

發(fā)酵罐實驗L51：制備玉米漿含量不同的培養(yǎng)基，在50噸發(fā)酵罐內(nèi)經(jīng)高溫滅菌后降溫至25℃，按15%接種量接入種子液進行發(fā)酵實驗。發(fā)酵期間主要控制參數(shù)：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(fā)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(xù)發(fā)酵過程中控制發(fā)酵液氨氮含量為300一500μg/ml，并在線監(jiān)控溶氧（Do）和pH，考察發(fā)酵期間的最大菌絲濃度、氨氮代謝、糖代謝、發(fā)酵周期、放罐效價等參數(shù)隨玉米漿含量的變化。

.22檢測方法

菌絲濃度：取發(fā)酵液10ml，離心（3000r/min）smin，測得沉淀在培養(yǎng)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(fā)酵液產(chǎn)量B（U）計算。

發(fā)酵效價：發(fā)酵液經(jīng)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(fā)酵前期的生長繁殖標志，當培養(yǎng)基中的成分發(fā)生變化時，其菌絲生長也會受到一定環(huán)境條件的限制，并最終達到菌絲的最大濃度。而在試驗的發(fā)小培養(yǎng)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(jīng)處于穩(wěn)定的狀態(tài)，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(fā)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(wěn)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(fā)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(yǎng)集中的玉米漿含量變化而發(fā)生改變。在發(fā)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(yǎng)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(yǎng)基合成的氨氮蛋白物質，使得培養(yǎng)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(xiàn)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(fā)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(fā)酵中，葡萄糖是不可或缺的一種原料，占據(jù)了總成本中的65%，而筆者在多次實驗觀察中發(fā)現(xiàn)，發(fā)酵培養(yǎng)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(yǎng)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(fā)生變化時，批葡萄糖單耗量也在發(fā)生著改變。但是，為了考慮到經(jīng)濟成本的問題，筆者建議將培養(yǎng)基中的玉米漿含量控制在3.6%-4.0范圍之間。

.2.3.4對發(fā)酵周期的影響

通常情況下，發(fā)酵周期是由菌絲狀態(tài)確定的，一般在試驗中，普遍會選擇內(nèi)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(fā)酵周期。并對培養(yǎng)基中玉米漿的含量進行適當?shù)恼{(diào)節(jié)，具體觀察其對發(fā)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(fā)酵培養(yǎng)基中的玉米漿含量為3.2%時，其發(fā)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(tài)與結構形成的主要因素之一。而在3.6%-4.0時，發(fā)酵周期逐漸趨于穩(wěn)定階段，并有次級代謝物生成。因此，在青霉素發(fā)酵培養(yǎng)基中，只要將玉米漿含量控制在3.6%以上，就不會對發(fā)酵周期產(chǎn)生不利的影響，同樣還有利于次級代謝產(chǎn)物的累積。

.2.3.5對發(fā)酵效價的影響

發(fā)酵效價是衡量青霉素發(fā)酵水平高低的重要指標，在上述實驗的基礎上，調(diào)節(jié)發(fā)酵培養(yǎng)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(fā)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(fā)酵效價的影響是其對發(fā)酵液中菌絲濃度、氨氮代謝、糖代謝、發(fā)酵周期等影響的綜合體現(xiàn)，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(fā)酵生產(chǎn)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(fā)酵周期、發(fā)酵效價等工藝參數(shù)，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(wěn)定。但實際工業(yè)生產(chǎn)中，玉米漿隨產(chǎn)地、季竹不同，質量常有波動。因此發(fā)酵培養(yǎng)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(fā)酵培養(yǎng)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(chǎn)較為有利。

參考文獻

[1] 黃良軍，唐軍，蔡水洪，葉勤. 玉米漿濃度對甘油發(fā)酵的影響及動力學[J]. 化工學報. 2001（01）

[2] 王麗君，梁萬秋，李華喬，喬文慶，秘彥坤，耿彬. 發(fā)酵過程玉米漿質量研究[J]. 科技創(chuàng)新導報. 2011（06）

[3] 唐政潔，劉莎. 淺析玉米漿對青霉素發(fā)酵生產(chǎn)的影響[J]. 黑龍江科技信息. 2011（07）