莫能菌素發(fā)酵培養(yǎng)基優(yōu)化研究

于榮 曾淑云 燕紹華 張曉榮

摘 要：本研究采用單因素法和正交試驗法對莫能菌素發(fā)酵培養(yǎng)基中碳源、有機氮源進行優(yōu)化，以達到提升發(fā)酵效價目的。結(jié)果表明當(dāng)培養(yǎng)基中碳源為11%豆油，有機氮源為1.5%黃豆粉、1.8%棉籽餅粉、1.3%玉米漿，碳酸鈣添加量為0.7%時可使發(fā)酵單位由45000μg/mL提高至52000μg/mL。

關(guān)鍵詞：莫能菌素;培養(yǎng)基優(yōu)化;效價

莫能菌素（Monensin）是一種脂溶性聚醚類抗生素，為略帶特異臭味的白褐色或微黃色粉末，不溶于水但溶于低級醇、酯及酮類、氯仿等有機溶劑，性質(zhì)較穩(wěn)定。能夠抑殺金黃色葡萄球菌、鏈球菌及枯草桿菌等多種革蘭氏陽性菌，可防控商品雞球蟲、提高豬、牛、羊?qū)︼暳侠寐省Ｄ芫毓?種組分，組分A為主要成分，B、C、D在發(fā)酵中極少。莫能菌素結(jié)構(gòu)如圖1。本研究旨在針對莫能菌素發(fā)酵培養(yǎng)基的碳源和氮源，通過優(yōu)化確立一種即降低發(fā)酵成本又提高莫能菌素效價的培養(yǎng)基配方，實現(xiàn)增產(chǎn)。

圖1? ?莫能菌素結(jié)構(gòu)

1 實驗材料與方法

實驗材料：①本研究的菌種采用發(fā)酵菌種為肉桂地鏈霉菌，為寧夏泰益欣生物科技有限公司所有;②培養(yǎng)基：玉米漿、花生餅粉、玉米蛋白粉、玉米粉、玉米油、碳酸鈣、氯化鉀、鹽酸甜菜堿、磷酸氫二銨、硫酸鎂、有機硅消泡劑;③主要設(shè)備有小試設(shè)備：15L-30L-100L全自動生化反應(yīng)器;中試設(shè)備：500L-2m3-10m3發(fā)酵罐。本試驗針對莫能菌素生物合成和肉桂地鏈霉菌生長特性，從豆油，魚油，花生油，動物油，玉米油中篩選最佳碳源及比例，從棉籽餅粉、黃豆粉、玉米漿和蛋白胨中篩選最佳有機氮源，利用單因素和正交方法考察無機鹽和微量元素的使用比例。

2 結(jié)果與分析

2.1 碳源優(yōu)化

挑選質(zhì)量合格的豆油，玉米油，花生油、魚油和動物油，均采用6%比例進行發(fā)酵生產(chǎn)，結(jié)果見表1（注：豆油化學(xué)效價設(shè)為相對效價100%）。綜合發(fā)酵技術(shù)水平、成本、來源、貯存、使用等多方面因素，確定最佳碳源為豆油，在此基礎(chǔ)上，再探索豆油加入比例及代謝情況，結(jié)果如表2（注：6%豆油量的化學(xué)效價設(shè)為相對效價100%）、表3所示。

由以上結(jié)果得出，隨著豆油加入比例逐漸增大，莫能菌素發(fā)酵產(chǎn)量逐步增大，豆油加量達到11%時，其產(chǎn)素能力最高。隨著豆油加量繼續(xù)增加，其產(chǎn)素能力逐漸降低。從上述兩表看出，豆油比例由6.0%增到11.0%時，pH變化急速，后期pH過低，導(dǎo)致產(chǎn)素能力下降。因此，為解決pH值問題，在豆油11%基礎(chǔ)上，要考察碳酸鈣最佳添加比例，添加比例由0.5%增到0.55%，0.60%，0.65%，0.7%，結(jié)果見表4、表5，由數(shù)據(jù)看出，培養(yǎng)基中加入0.7%碳酸鈣，其產(chǎn)素能力最好，因此選用11%豆油與0.7%碳酸鈣的比例為基本搭配，解決莫能菌素發(fā)酵pH偏低的現(xiàn)象，提高了其發(fā)酵單位。

2.2 氮源優(yōu)化

挑選質(zhì)量合格的黃豆粉、棉籽餅粉、麩質(zhì)粉、豆粕、花生餅粉、黃豆餅粉，按1.5%比例分別試驗，不同有機氮源對莫能菌素效價的影響如下：黃豆粉相對效價100%;棉籽餅粉101.1%、麩質(zhì)粉91.7%、豆粕77.2%、花生餅粉92.1%、黃豆餅粉80.6%。結(jié)合原工藝綜合考慮，選用黃豆粉和棉籽餅粉為莫能菌素發(fā)酵的有機氮源。采用單因素法，經(jīng)試驗確認黃豆粉1.5%、棉籽餅粉2.0%為最佳配伍比例。雖然黃豆粉和棉籽餅粉作為遲效氮源有利于莫能菌素合成，但主要問題是發(fā)酵前期菌體生長緩慢。因此，將黃豆粉和棉籽餅粉為基礎(chǔ)氮源，再加入1.0%速效氮源，把產(chǎn)抗水平最高值設(shè)為相對效價100%，結(jié)果見表6。

通過數(shù)據(jù)分析：黃豆粉和棉籽餅粉+1.0%玉米漿組產(chǎn)抗水平最高。由于速效氮源玉米漿有利于菌體在發(fā)酵初期快速生長，而生長良好的產(chǎn)生菌會產(chǎn)生大量水解酶類，有利于遲效氮源黃豆粉和棉籽餅粉的水解利用，保證初級代謝和次級代謝平衡，促進目的產(chǎn)物合成。采用單因素法，通過試驗確認玉米漿最佳含量為1.3%。綜上，為確認其最佳配方，對莫能菌素發(fā)酵培養(yǎng)基的有機氮源開展正交試驗，具體結(jié)果見表7、8。由正交試驗結(jié)果得到因素主次順序依次為：玉米漿（C）>棉籽餅粉（B）>黃豆粉（A）。因此，本次正交試驗中的各個因素最佳搭配為A2B1C2，即黃豆粉1.5%、棉籽餅粉1.8%、玉米漿1.3%。

綜上所述，微生物發(fā)酵碳源為微生物的生長提供骨架和能源，篩選到合適的碳源對菌絲生長及高效發(fā)酵至關(guān)重要，而氮源根據(jù)氮的形態(tài)分為有機氮源和無機氮源，根據(jù)細胞代謝速率可分為遲效氮源和速效氮源。采用單因素法和正交試驗法優(yōu)化莫能菌素發(fā)酵培養(yǎng)基中碳源、有機氮源，優(yōu)化后的培養(yǎng)基中以添加11%豆油、黃豆粉1.5%、棉籽餅粉1.8%、玉米漿1.3%與0.7%碳酸鈣對肉桂地鏈霉菌進行發(fā)酵培養(yǎng)，可使原有發(fā)酵單位由45000μg/mL提高至52000μg/mL，發(fā)酵單位提高了32.5%，滿足公司關(guān)于莫能菌素工業(yè)化大生產(chǎn)要求。

參考文獻：

[1]曲悅.莫能菌素的研究進展[J].中國畜牧獸醫(yī)，2005（4）：3-6.

[2]莫云，李樂.莫能菌素的應(yīng)用現(xiàn)狀與最新研究進展[J].飼料研究，2003（4）：42-45.

作者簡介：

于榮（1983- ），女，漢族，寧夏銀川人，寧夏泰益欣生物科技有限公司，研究方向：抗生素發(fā)酵。