添加前体物质对阿维菌素发酵效价提高的试验研究

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摘要： 发酵效价的高低是衡量发酵生产水平的标准，通过添加适宜的前体物质可提高阿维菌素的发酵效价。本试验选择与阿维菌素结构有部分相同的小分子物质丙醇、丙酸钠、乙酸钠作为前体物质，参与到阿维菌素的生物合成反应中，待发酵周期结束后测定发酵液的发酵效价。试验研究结果表明，将前体物质直接滴加到发酵液中比将前体物质添加到培养基中，能显著提高阿维菌素发酵效价。

Abstract： The fermentation titer level is a measure of fermentation production standards， by adding precursor substances suitable can improve the fermentation titer of avermectin. The test selection with abamectin structure are part of the same small molecule alcohol， sodium propionate， sodium acetate as precursors， involved in the biosynthesis of Avermectin Fermentation reaction， determination of titer of fermentation liquid after the end of the fermentation period. Experimental results show that， the precursor material directly dripped into the fermentation liquor ratio will add the precursors to the culture medium， can significantly improve the Avermectin Fermentation titer.

关键词： 阿维菌素；发酵效价；前体

Key words： avermectin；the fermentation titer；precursor

中图分类号：R914 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）27-0292-02

0 引言

阿维菌素是由日本北里大学和美国Merck公司首先开发的一类具有杀虫、杀螨、杀线虫活性的十六元大环内酯化合物，是由链霉菌中灰色链霉菌Streptomyces avermitilis发酵产生的，是当前生物农药市场中最受欢迎的生物农药，对家畜体内外多种寄生虫和多种农业害虫具有高效的驱杀活性，且不易产生耐药性，与其他杀虫药无交叉抗性。我国是阿维菌素的生产大国之一，其产量占全球总量的80%～90%。国内各生产厂家在实际生产过程中都普遍关注发酵过程中菌种选育、碳氮比（C/N）摸索、消泡剂选择、搅拌方式、无机盐添加等对发酵效价的影响，而前体物质对发酵效价的影响研究很少。本试验研究了在阿维菌素发酵过程中，通过添加不同的前体物质，以及采用不同的方式添加前体物质对发酵效价的影响。前体必须通过产生菌的生物合成途径，才能渗入到产物的分子结构中。本实验选用与阿维菌素化学结构有部分相同结构的丙醇、丙酸钠、乙酸钠三种物质作为前体，将它们①分别直接加入到培养基中；②在发酵过程中直接滴加到发酵液中，以考察发酵效价的高低。

1 仪器、设备、试剂

日本日立L-2130高效液相色谱仪；100L全自动机械搅拌不锈钢发酵罐、20L全自动机械搅拌不锈钢发酵罐（江苏镇江丰源生物设备厂）；分析纯试剂甲醇、丙醇、丙酸钠、乙酸钠。

2 试验方法

2.1 阿维菌素发酵工艺件 阿维菌素发酵的工艺过程是将一级发酵的无污染阿维菌素种子液移入发酵罐，按照阿维菌素发酵工艺规定的pH值、温度、压力、空气流量、搅拌转速进行二级发酵控制。

2.2 选择前体物质 选择与阿维菌素化学结构有部分相同结构的丙醇、丙酸钠、乙酸钠作为前体物质。

2.3 前体的添加方式

2.3.1 添加到培养基中 首先将上述三种前体分别投入到100L全自动机械搅拌不锈钢发酵罐的基础发酵培养基中，装料系数控制在70%，前体配比为0.08%，并对基础培养基进行消毒，消毒后种子液移入100L发酵罐中进行二级发酵。发酵总周期控制在276小时，鉴于发酵液前60小时的发酵效价偏低，因此无需进行发酵液效价的检测，本研究主要对发酵60小时后的发酵液进行发酵效价的检测。检测时每24小时取发酵液，每次分成两份，一份加甲醇溶剂对发酵液进行萃取，萃取液用高效液相色谱仪进行发酵效价的检测；另一份发酵液进行过滤，并取过滤液用酸碱滴定法检测前体浓度。

2.3.2 滴加到发酵液中 将丙醇、丙酸钠、乙酸钠三种前体分别进行消毒，消毒后再分别滴加到发酵液中，其三种前体物质的浓度分别控制在20%左右。发酵总周期控制在276小时，在发酵60小时后，每24小时取发酵液两份，其中一份发酵液加甲醇溶剂进行萃取，萃取液用高效液相色谱仪进行发酵效价的检测；另一份发酵液进行过滤，并取过滤液用酸碱滴定法测定前体浓度。

3 发酵效价和前体浓度的测定

采用高效液相色谱仪对60小时后萃取的发酵液进行效价的检测，其结果见表1；利用酸碱滴定法对过滤后的发酵液进行前体浓度的测定，其结果见表2。

4 结果分析

4.1 根据表1可知，①发酵液在60h之前未添加前体时起步效价很接近，终点（276h）时平均效价为4257ug·ml-1。②在培养基中添加丙醇、乙酸钠、丙酸钠三种不同前体后，其平均效价不相同，分别是3336ug·ml-1、3870ug·ml-1、3963ug·ml-1。③将丙醇、乙酸钠、丙酸钠三种不同前体分别滴加到发酵液中，其平均效价也不完全一致，分别为4647ug·ml-1、4533ug·ml-1、4729ug·ml-1。④对比以上数据，说明将前体物质滴加到发酵液中比添加到培养基中能显著提高发酵效价。

4.2 在发酵液中直接滴加不同的前体，发酵效价不相同。其中滴加丙酸钠平均效价最高，而将前体的浓度控制在0.6～0.7%之间时，24小时内发酵效价增加的幅度最大。经试验研究发现丙酸钠滴加到发酵液中，检测的发酵效价比未加任何前体物质时提高了111%。

5 讨论

①在菌种发酵初期，菌丝较敏感，添加前体对菌丝有抑制作用。采用在发酵液中直接滴加前体可显著提高发酵效价，但前体的浓度、滴加时间均对发酵效价有一定的影响。所以前体的浓度、加入时间、加入量要适当，尤其每60小时以后要及时测样，才能够保证所测数据的准确性。企业如在实际生产中增加一条滴加前体的管道、消毒前体罐、滴加阀门等设备，就可保证生产需要。②生产中可采用少量多次加入的办法，减少前体的毒性，提高前体的利用率。③根据试验研究得出前体的浓度控制在0.6～0.7%，对发酵过程极为有利。④前体滴加入前一定要保证无菌感染，否则加入后会污染正常发酵过程，甚至影响产量，严重的还会倒罐，无产量。

参考文献：

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