一种具有前体因子的发酵培养基及其生产方法技术

本发明专利技术提供一种具有前体因子的发酵培养基及其生产方法，采用黄豆饼粉、浓缩棉籽蛋白等作为基础物料，有效降低生产成本，优化组合前体物质，能明显提高发酵产品的产量。前体物质和改性膨润土、聚乙烯醇混合制粒，有效结合，改性膨润土在发酵液中吸水膨胀，可以使培养基物质更好地悬浮在溶液中，避免在发酵液中分层，从而更好地完成发酵过程；同时加入缓释剂，延缓速效成分被快速利用过程，避免前期浓度过高，后期浓度不够的情况，稳定发酵产物质量，提高发酵产物产量。海藻酸钠接枝于氨基化膨润土的孔隙间，同时海藻酸钠的羟基交联，在膨润土内部的层间及孔隙间生成凝胶结构，可以更好地负载前体物质，与甘油和缓释剂搭配，缓释效果更好更稳定。更好更稳定。

【技术实现步骤摘要】
一种具有前体因子的发酵培养基及其生产方法


[0001]本专利技术属于生物发酵领域，具体涉及一种具有前体因子的发酵培养基及其生产方法。

技术介绍

[0002]我国是世界主要医药原料药生产国家，抗生素、氨基酸、维生素等产品在世界市场占有重要地位。我国抗生素类原料药年生产总量约为5万吨，这些抗生素原料药的生产大都采用工业发酵生产，所需培养基总需求量大于20万吨。我国三大发酵制品的产量约100万吨，酶制剂如淀粉酶、蛋白酶、纤维素酶、糖化酶等发酵生产均需大量的培养基。近年，氨基酸、维生素、透明质酸等产能不断扩大，对培养基的需求也增长迅速。培养基的市场容量超过100万吨，其中高端产品市场需求在10万吨以上。
[0003]但目前培养基的质量已经成为国内生物发酵产业的主要瓶颈。菌种培育、培养基生产和发酵设备制造是发酵工业最为关键三项技术。优良的发酵菌种是发酵效价高的内因，培养基和设备是发酵的外因，我国虽然是世界上发酵产能最大的国家，但发酵技术水平一直落后于国际先进水平。目前国内工业生产的菌种多数是从国外引进，其生产能力与国外水平比较接近；发酵设备制造经过多年发展，除了个别的高精确的控制设备外，常规设备的质量完全达到国际水平，并已经实现出口；但培养基的生产技术和产品质量国外相比，有非常大的差距。
[0004]随着现代生物技术的发展，对微生物代谢产物合成途径和代谢调控的了解已经进入到基因水平和分子水平，在工业微生物的发酵中已应用了“代谢流”的调控概念。发酵培养基中添加前体物质，直接被微生物在生物合成过程中结合到产物分子中去，而其自身的结构并没有多大变化，但是产物的产量却因加入前体而有较大的提高，同时也有利于在工业生产中真正实现计算机控制下的“代谢流”控制。前体是指加入到发酵培养基中的某些化合物,能被微生物直接结合到产物分子中去，而自身的结构无多大变化,且具有促进产物合成的作用。发达国家培养基研究制造实现了专业化、定制化、高值化等特点。如美国南方油脂公司的Pharmamedia和Proflo等产品根据微生物生长和微生物合成代谢产物的需要，用先进技术设备生产的产品组分明确、质量指标稳定且可控。
[0005]适当的前体添加策略对生物发酵高产稳产有重要意义。前体物的充足供应会有效提高发酵效价；但过量的前体会对发酵菌产生毒性，导致发酵菌株中毒，目标产物产量降低，因此前体的加入时间和浓度都将会影响产量。

技术实现思路

[0006]为解决现有技术存在的问题，本专利技术针对现有培养基配方和生产技术存在的不足，提出一种具有前体因子的发酵培养基及其生产方法，实现以下专利技术目的：
[0007]1、通过加入优化组合前体物质，能明显提高发酵产品的产量，并在一定条件下还能控制菌体合成代谢产物的流向，目标菌体产量明显提高。
[0008]2、本专利技术的前体因子具有缓释性，不仅避免前体物质阶段性过量对菌株产生毒害作用，且正好被生产菌株充分利用，有效提升发酵效价。
[0009]为解决以上技术问题，本专利技术的目的之一在于提供了一种具有前体因子的发酵培养基，所述发酵培养基包括基础物料和前体物质。
[0010]作为本专利技术一种优选的技术方案，所述基础物料为黄豆饼粉、浓缩棉籽蛋白粉、酵母粉、花生饼粉、鱼粉2种或多种的组合。
[0011]作为本专利技术一种优选的技术方案，所述前体物质为丙酸钠、缬氨酸、甘氨酸、吲哚、甜菜碱、2
‑
羟基
‑4‑
甲基硫代丁酸、苯乙酸、苯乙硫胺、丙酸、钼酸铵、硫酸锰、硫酸锌、硫酸亚铁、氯化钾2种或多种的组合。
[0012]作为本专利技术一种优选的技术方案，所述前体物质的添加量为基础物料的0.005
‑
0.1wt％。
[0013]本专利技术的目的之二在于提供了一种具有前体因子的发酵培养基的生产方法，包括以下步骤：
[0014]S1、混合
[0015]将前体物质混合均匀，加热至50
‑
60℃，然后加入甘油混合均匀，再加入改性膨润土继续混合，最后加入玉米浆粉混合均匀，得前体混合物。
[0016]优选的，所述前体物质：甘油：改性膨润土：玉米浆粉的质量比为5
‑
10:2
‑
3：10
‑
15:6
‑
8。
[0017]优选的，所述改性膨润土的制备方法为：
[0018]S11、将膨润土加入到碱溶液中超声分散1
‑
2min，超声频率为150
‑
200kHz，接着边缓慢加入冰醋酸溶液边搅拌直至调节pH至5
‑
6，再加入氨基硅烷偶联剂50
‑
60℃下超声处理90
‑
120min，超声频率为120
‑
140kHz，反应结束后离心、过滤，用无水乙醇和蒸馏水分别洗涤，干燥后得氨基化膨润土；
[0019]S12、将氨基化膨润土、海藻酸钠加入到蒸馏水中搅拌10
‑
20min，升温至40
‑
50℃，调节pH至4
‑
5.5，加入1
‑
乙基
‑
(3
‑
二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐和N
‑
羟基琥珀酰亚胺反应2
‑
4h，接着调节pH至8
‑
9，加入环氧氯丙烷继续反应2
‑
4h，反应结束后抽滤，用无水乙醇浸泡10
‑
20min后再洗涤3
‑
5次，干燥后得改性膨润土。
[0020]进一步地，所述碱溶液为氢氧化钠和碳酸钠的混合溶液，其中氢氧化钠占碱溶液的8
‑
10wt％，碳酸钠占碱溶液的3
‑
5wt％；所述冰醋酸溶液的浓度为4
‑
7mol/L，滴加速率为80
‑
120ml/min。
[0021]进一步地，所述氨基硅烷偶联剂的加入量为膨润土的1
‑
2wt％。
[0022]进一步地，所述氨基化膨润土、海藻酸钠、1
‑
乙基
‑
(3
‑
二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐和N
‑
羟基琥珀酰亚胺的摩尔比为7
‑
10:2
‑
4：1
‑
1.5:0.3
‑
0.7；所述环氧氯丙烷的加入量为海藻酸钠的5
‑
9wt％。
[0023]将膨润土加入到碱溶液，选择氢氧化钠和碳酸钠的混合溶液作为碱溶液，加入冰醋酸时产生气泡，有利于增加膨润土的层间孔隙结构；氨基化膨润土的氨基与海藻酸钠的羧基反应，使海藻酸钠接枝于氨基化膨润土的孔隙间，同时海藻酸钠的羟基交联，在膨润土的层间及孔隙间生成凝胶结构，可以更好地负载前体物质，与甘油和缓释剂搭配，缓释效果更好。
[0024]S2、造粒
[0025]向前体混合物中加本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有前体因子的发酵培养基，其特征在于，所述发酵培养基包括基础物料和前体物质。2.根据权利要求1所述的一种具有前体因子的发酵培养基，其特征在于，所述基础物料为黄豆饼粉、浓缩棉籽蛋白粉、酵母粉、花生饼粉、鱼粉2种或多种的组合；所述前体物质为丙酸钠、缬氨酸、甘氨酸、吲哚、甜菜碱、2
‑
羟基
‑4‑
甲基硫代丁酸、苯乙酸、苯乙硫胺、丙酸、钼酸铵、硫酸锰、硫酸锌、硫酸亚铁、氯化钾2种或多种的组合。3.根据权利要求1所述的一种具有前体因子的发酵培养基，其特征在于，所述前体物质的添加量为基础物料的0.005
‑
0.1wt％。4.一种具有前体因子的发酵培养基的生产方法，包括混合、造粒、破碎、生产发酵培养基。5.根据权利要求4所述的一种具有前体因子的发酵培养基的生产方法，其特征在于，所述混合，将前体物质混合均匀，加热至50
‑
60℃，然后加入甘油混合均匀，再加入改性膨润土继续混合，最后加入玉米浆粉混合均匀，得前体混合物；所述前体物质：甘油：改性膨润土：玉米浆粉的质量比为5
‑
10:2
‑
3：10
‑
15:6
‑
8。6.根据权利要求5所述的一种具有前体因子的发酵培养基的生产方法，其特征在于，所述改性膨润土的制备方法为：将膨润土加入到碱溶液中超声分散1
‑
2min，超声频率为150
‑
200kHz，接着边缓慢加入冰醋酸溶液边搅拌直至调节pH至5
‑
6，再加入氨基硅烷偶联剂50
‑
60℃下超声处理90
‑
120min，超声频率为120
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140kHz，反应结束后离心、过滤，用无水乙醇和蒸馏水分别洗涤，干燥后得氨基化膨润土；将氨基化膨润土、海藻酸钠加入到蒸馏水中搅拌10
‑
20min，升温至40
‑
50℃，调节pH至4
‑
5.5，加入1
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【专利技术属性】
技术研发人员：张术臻，
申请(专利权)人：青岛海科生物技术有限公司，
类型：发明
国别省市：