我公司(丽珠集团,本站注)采用对发芽伊尼奥小单孢菌孢子进行液体中自身产物耐受,分离得到奶油色变种,该变种最后用作生产菌种,生产效价高、产物品质好,被称为西索米星Y菌种。Y菌种供种培养基组份中,干酪素品质对菌丝生长影响明显(见表1)。
表1说明,同一种组分,其来源及加工工艺的差异,对菌体生长的影响很大。在本发酵培养基中,黄豆饼粉作为主氮源,是构成菌体细胞和代谢产物氮素来源的营养物质。黄豆中含有大量蛋白质、脂肪、糖类、含磷化合物和维生素等,但由于黄豆的产地不同、加工方法不同,所得的黄豆饼粉的成分必然就有差异〔1〕。北方黄豆含有硫的氨基酸如蛋氨酸含量高,而热榨黄豆饼粉含碱性氨基酸的含量相对低。据以上经验与资料,我们先后在摇瓶水平与30m3发酵罐生产考察冷、热榨黄豆饼粉对西索米星发酵的影响。采用热榨黄豆饼粉作为主氮源后,应用均匀设计对培养基配方进行优化。
1 材料
1.1 菌种
西索米星产生菌Y菌种。
1.2 培养基
西索米星斜面培养基;西索米星供种种子培养基;西索米星摇瓶发酵培养基;西索米星生产一级培养基;西索米星生产二级培养基;西索米星生产发酵培养基;西索米星生产补料培养基;
2 方法
2.1 固定全部培养基组分及配比,仅考察氮源黄豆饼粉加工方法的影响,进行摇瓶发酵试验(见表2)
2.2 西索米星热榨黄豆饼粉配方均匀优化。
2.2.1 考察因素及考察范围(见表3)
2.2.2 将6因素的考察范围均分成3个水平,并分别循环3次,拟合成10水平。选择U11(1110表,根据使用表,组织U10(10 6)表。确实实验方案并记录结果(对照组仍采用冷榨黄豆饼粉)(见表4)
2.2.3 数据处理,得优化方程
根据计算机的型号及数据处理软件的要求将各因素的各水平及结果数据输入计算机中,进行回归分析。得到一回归方程式,经统计检验通过后,就可以根据专业知识分析该方程,寻找优化条件〔2〕。用SPSS软件包统计分析:以表4的“效价相对值”为因变量,影响因素(A～F)为自变量,多元逐步回归分析结果筛选出的主要影响因素是E和C;进一步拟合其回归方程为Y=0.887+6.456E-0.227C2复相关系数为R=0.980,决定系数R2=0.960,F=84.616,P<0.01。
2.2.4 结合实践和专业知识,综合成本因素,从优化方程选择优化条件:A:3.5%,B:6.0%,C:0.7%,D:2r·mL-1,E:0.15%,F:0%。查表Uα=2.5758,将优化条件代入Y=Y±Uα·S,可知置信区间下限为1074μg·mL-1;置信区间上限为1360μg·mL-1。
2.2.5 摇瓶验证:均采用优化配方,黄豆饼粉采用冷榨与热榨对照。
本次验证说明在优化配方条件下,利用热榨黄豆饼粉作为氮源的效果明显优于冷榨黄豆饼粉,并且其相应摇瓶发酵平均效价高于置信下限1074μg·mL-1。
2.2.6 发酵产物组分分析
将摇瓶验证两种方案发酵滤液进行硅胶薄层层析。结果表明热榨方案效价高,且未出现新的小组分。
3 一车间验证及生产统计(30m3发酵罐)
4 生产方案耐用性考察
生产条件(如车间)有变动时,该方案结果不受影响的承受程度。我们选择二车间301、303、305,3个20m3发酵罐,进行严格清场,改为西索米星新生产方案的验证罐。连续验证3批,记录如下:
5 结果
从菌种摇瓶发酵、一车间30m3发酵罐生产到方案耐受性考察,都体现出采用优化后方案的发酵效价明显高于优化前方案。摇瓶统计增幅:59.7%;一车间对照生产统计增幅:38.2%;方案耐受性考察,由一车间的30m3发酵罐到二车间20m3发酵罐,新方案的优越性得到稳定体现。
6 讨论
6.1 深层次探究黄豆饼粉加工方法导致所含成分变化,进而影响发酵效价的机理,有助于进一步提高发酵水平。同时考察其它培养基如淀粉也可能取得效果。我们曾经采用近红外技术对几种原材料进行分析。结果表明同一种原材料,其来源不同,通过近红外技术处理得到的曲线不同。根据原料近红外曲线与生产效价、产品品质的关系,建立图谱库,可以指导发酵原料采购及使用。
6.2 热榨黄豆饼粉作为西索米星生产的主要原材料,其质量规格必须建立,并在重新制订《西索米星工艺规程》时编入。
6.3 均匀设计优化生产方案,可以推广至其它品种、其它工段。
6.4 本课题的利润核算:按10个30m3发酵罐的一车间生产该品种,在综合投资不变的情况下,平均每批可增加总亿:344*25*10-3=8.6(10亿)年生产批数:12*6*10=720(批)提炼收率按33%;每十亿西索米星单价按4000元。每年利润估计:720*8.6*33%*4000*10-4=817.344(万元)
参考文献
〔1〕邬行彦,熊宗贵,胡章助主编.抗生素生产工艺学〔M〕.1977,55.
〔2〕曾昭钧编注.均匀设计及其应用〔M〕.1994,47.
