[發(fā)明專利]基于耗氧速率OUR為控制參數(shù)的利福霉素SV的發(fā)酵生產(chǎn)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310668982.7
• 申請日: 2013-12-11
• 公開（公告）號: CN103642870A
• 公開（公告）日: 2014-03-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李海東;劉愛軍;王澤建;賈軍巧;張鑫;莊英萍;張嗣良;張婭
• 申請（專利權(quán)）人: 河北欣港藥業(yè)有限公司;華東理工大學(xué)
• 主分類號: C12P17/18
• 分類號: C12P17/18;C12R1/01
• 代理公司: 石家莊海天知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 13101
• 代理人: 孟樹勛

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種利福霉素SV的發(fā)酵生產(chǎn)方法，具體是一種基于耗氧速率OUR為控制參數(shù)的利福霉素SV的發(fā)酵生產(chǎn)方法，特別與利福霉素SV發(fā)酵生產(chǎn)中的過程控制有關(guān)。

背景技術(shù)

利福霉素類抗生素是由地中海鏈絲菌產(chǎn)生的一類抗生素，它具有廣譜抗菌作用，對結(jié)核桿菌、麻風(fēng)桿菌、鏈球菌、肺炎球菌等革蘭氏陽性細(xì)菌，特別是耐藥性金黃色葡萄球菌的作用都很強(qiáng)。對某些革蘭氏陰性菌也有效。利福霉素類藥物有：利福霉素B二乙酰胺、利福平等。目前在臨床應(yīng)用的有利福平、利福噴汀及利福布汀。這些藥物的直接前體都是利福霉素SV。在現(xiàn)行的利福霉素SV批培養(yǎng)發(fā)酵工藝中，大多僅僅采用pH、DO、溫度等作為控制策略的依據(jù)和手段。這些參數(shù)大多數(shù)情況僅僅能反應(yīng)出設(shè)備的性能或者操作條件，而不能實(shí)時的、真實(shí)的反應(yīng)出微生物的生理狀態(tài)。利福霉素發(fā)酵過程屬于耗氧發(fā)酵，供氧對生產(chǎn)菌株的生長和產(chǎn)物形成有著重要的影響。在利福霉素發(fā)酵過程中，必須提供合適的攪拌和通氣，菌體才能繁殖和積累所需代謝產(chǎn)物。此外，在不同發(fā)酵階段的菌體的需氧量是不同的，發(fā)酵液的供氧能力的大小直接影響微生物的酶的活性、代謝途徑及產(chǎn)物產(chǎn)量。因此研究供氧大小對發(fā)酵的影響及控制對提高生產(chǎn)效率，改善產(chǎn)品質(zhì)量等都有重要意義。一般的耗氧發(fā)酵過程均控制較高的供氧以避免氧限制的發(fā)生，在這種情況下可以以溶解氧濃度（Dissolved?Oxygen，簡稱DO）來表征供氧水平，通過控制攪拌轉(zhuǎn)速和空氣流量可以有效的控制DO。溶氧水平受供氧速率（OTR）和耗氧速率（OUR）兩方面影響。其中OTR的影響因素主要有發(fā)酵液的流變特性和操作參數(shù)，例如流量、攪拌轉(zhuǎn)速、攪拌漿型等。與DO和OTR不同的是，OUR是一個典型的生理參數(shù)，能反應(yīng)出微生物真實(shí)的耗氧情況。通常來說，發(fā)酵一般會將溶氧水平控制在臨界氧以上，否則，氧供應(yīng)就會成為限制性因素，OUR就會隨著OTR的變化而變化，這種情況一般是不利于發(fā)酵進(jìn)行的。另一個比較重要的生理參數(shù)是呼吸商（RQ），RQ是二氧化碳釋放速率（CER）和OUR的比值。RQ會隨著代謝途徑和通量的變化而變化，換句話就是，通過RQ可以實(shí)時在線的監(jiān)控發(fā)酵過程中微生物的代謝狀態(tài)。

已報道的利福霉素SV發(fā)酵相關(guān)的技術(shù)研究主要集中在通過基因工程改造技術(shù)來提高利福霉素的生產(chǎn)水平，或通過菌種誘變處理、簡單的氮源和磷酸鹽濃度的單因素優(yōu)化調(diào)整實(shí)驗(yàn)來考察其對產(chǎn)物合成的影響，也有的專利文獻(xiàn)報道采用通過調(diào)整過程的補(bǔ)料速率來優(yōu)化發(fā)酵生產(chǎn)過程。這些技術(shù)只是從單因素的考察角度來研究對利福霉素SV發(fā)酵的影響，當(dāng)然為生產(chǎn)水平的提升也起到了一定的作用，但這些研究缺乏從菌體的動態(tài)生理代謝過程的角度分析生物代謝過程，都沒有找到合適的辦法來考察和控制發(fā)酵過程中對利福霉素SV發(fā)酵影響最重要的氧消耗水平，以達(dá)到提高產(chǎn)能的目的。發(fā)酵生產(chǎn)過程中不足或過度的氧供應(yīng)水平控制，會嚴(yán)重影響生產(chǎn)工藝的穩(wěn)定性，帶來生產(chǎn)成本高、產(chǎn)率低、合格率低等問題。

通過檢索，發(fā)明人查到了以下相關(guān)專利文獻(xiàn)：CN103184260A公開了一種高含量紅霉素B發(fā)酵液的發(fā)酵方法，該發(fā)酵方法是在以紅色鏈霉菌為菌種發(fā)酵生產(chǎn)紅霉素的過程中，控制發(fā)酵液的通氣量和攪拌轉(zhuǎn)速使發(fā)酵液的溶解氧含量保持在0~15%。通過在溫度31~37℃，pH在6.7~7.3的發(fā)酵體系中，控制通入無菌空氣的通氣比和攪拌轉(zhuǎn)速來控制發(fā)酵過程中的溶解氧含量，使代謝途徑發(fā)生改變，從而有效提高紅霉素B的積累，提高發(fā)酵液中紅霉素B的含量，為提純紅霉素B提供原料。CN102660598A公開了一種提高利福霉素SV發(fā)酵產(chǎn)量的方法。在發(fā)酵培養(yǎng)的過程中，將終濃度為0.2~0.5g/L的乙二酸鹽、2~5mL/L的豆油無菌補(bǔ)入發(fā)酵培養(yǎng)地中海擬無枝酸菌周期在60~80h的發(fā)酵罐內(nèi)。CN102703541A公開了一種提高利福霉素SV發(fā)酵產(chǎn)量的補(bǔ)料方法，在發(fā)酵培養(yǎng)的過程中，將終濃度為0.3~0.8g/L的丙氨酸、2~5mL/L的豆油和3~20mg/L的磷霉素鈉或終濃度為0.3~0.8g/L的丙氨酸、2~5mL/L的豆油和3~20mg/L的磷霉素氨丁三醇無菌補(bǔ)入發(fā)酵培養(yǎng)地中海擬無枝酸菌周期在60~80h的三級發(fā)酵罐內(nèi)，培養(yǎng)結(jié)束時利福霉素SV效價平均提高17.0%。以上這些專利文獻(xiàn)對于本發(fā)明如何能穩(wěn)定提高發(fā)酵生產(chǎn)水平、使得利福霉素SV的產(chǎn)量得到提高，并未給出具體的技術(shù)指導(dǎo)方案。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于，提供一種基于耗氧速率OUR為控制參數(shù)的利福霉素SV的發(fā)酵生產(chǎn)方法，該生產(chǎn)方法能穩(wěn)定提高發(fā)酵生產(chǎn)水平，使得利福霉素SV的產(chǎn)量得到提高。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：