抗菌肽規(guī)模化生產(chǎn)新工藝新設(shè)備的研究和應(yīng)用

陶德錄 李巧賢

抗菌肽研究的興起是在20世紀(jì)80年代，從昆蟲、動(dòng)物、植物、微生物等生物中不斷的分離得到各種不同的抗菌多肽，它有分子量小、水溶性好、耐熱性強(qiáng)、抗菌譜廣等特點(diǎn)，成為一種高效、低毒并且無(wú)殘留危害的抗菌、抗病毒、抗癌新藥。微生物產(chǎn)生的抗菌肽在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)及醫(yī)藥等方面具有廣泛的應(yīng)用前景，因?yàn)檫@些抗菌肽的微生物都是從發(fā)酵食品中或從動(dòng)物體內(nèi)分離出來(lái)的，是對(duì)動(dòng)物體無(wú)害的甚至是有益的，所以這些抗菌多肽作為添加劑添加到醫(yī)藥、食品中是安全的，有效的，其用量也很少，而且微生物抗菌多肽不容易使生物產(chǎn)生耐藥性。

在產(chǎn)抗菌肽的菌種、抗拒機(jī)理、作用、性能、特點(diǎn)、效果等方面的研究成果比較多，但是，在如何規(guī)?；a(chǎn)方面的技術(shù)、工藝流程、應(yīng)用設(shè)備等研究很少。本研究是將最新科研成果應(yīng)用在上海一家比較大的飼料添加劑生產(chǎn)企業(yè)，上了一套年生產(chǎn)2 000 t抗菌肽的新工藝新設(shè)備生產(chǎn)線，經(jīng)過(guò)一年多時(shí)間的生產(chǎn)運(yùn)行，其設(shè)備性能的特點(diǎn)顯現(xiàn)，生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、效果明顯?，F(xiàn)將有關(guān)情況報(bào)告于大家，供參考。

1 材料與方法

1.1 實(shí)施時(shí)間

2009年1月～2010年5月。

1.2 菌種

內(nèi)蒙古農(nóng)牧業(yè)科學(xué)院李巧賢研究員提供菌種4株，為國(guó)家科技部科技成果轉(zhuǎn)化項(xiàng)目，獲得農(nóng)業(yè)部生產(chǎn)批文號(hào)。

1.3 育種車間工藝流程和設(shè)備

1.3.1 育種車間工藝流程（見圖1）

1.3.2 育種車間主要設(shè)備及其用途

500 L配料罐1個(gè)，用作培養(yǎng)基原料的配制和稀釋。

2000 L糖化罐1個(gè)，用作大麥芽糖化。

瞬時(shí)滅菌器1個(gè)，用作培養(yǎng)基加熱滅菌。

2000 L保溫罐1個(gè)，用作培養(yǎng)基加熱后在高溫下保持一定的時(shí)間，進(jìn)一步滅菌。

瞬時(shí)冷卻器1個(gè)，用作培養(yǎng)基冷卻。

1000 L微生物液體連續(xù)培養(yǎng)恒化器4個(gè)，用作菌種連續(xù)培養(yǎng)。

1.4 發(fā)酵車間工藝流程和設(shè)備

1.4.1 發(fā)酵車間工藝流程（見圖2）

1.4.2 發(fā)酵車間主要設(shè)備及其用途

500 L配料罐1個(gè)，用作固體原料發(fā)酵所需要的特殊營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的配制和稀釋。

2 000 L菌液稀釋罐1個(gè)，用作復(fù)合菌液的稀釋和配制。

圖1 育種車間工藝流程

圖2 發(fā)酵車間工藝流程

300型固體滅菌器2個(gè)，用作固體發(fā)酵原料的滅菌。

200型自動(dòng)稱料系統(tǒng)1套。

200型箭式接種機(jī)1臺(tái)。

微機(jī)控制系統(tǒng)1套，用作固體原料的配料、稱料、接種、放料和記錄等。

好氧立體發(fā)酵器20套，厭氧立體發(fā)酵器20套，用作固體發(fā)酵。

1.5 干燥車間工藝流程和設(shè)備

1.5.1 干燥車間工藝流程（見圖3）

1.5.2 干燥車間主要設(shè)備及其用途

攪拌式自控氣流脈沖干燥機(jī)主機(jī)1臺(tái)，用作對(duì)濕物料的攪拌和干燥。

高效旋風(fēng)分離器2個(gè)，用作氣料分離。

9-19-22型引風(fēng)機(jī)1臺(tái)，用作輸送物料。

關(guān)風(fēng)機(jī)1臺(tái)，用作下料。

攪龍、提升機(jī)各1臺(tái)，用作輸送物料。

圖3 干燥車間工藝流程

2 結(jié)果與分析

2.1 育種車間生產(chǎn)實(shí)施過(guò)程與檢測(cè)結(jié)果

2.1.1 配料

將大麥芽、蛋白胨等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)按照配方比例放入配料罐中，并加水稀釋。

2.1.2 糖化

在糖化罐中糖化2 h左右，達(dá)到所需要的糖度。

2.1.3 滅菌

糖化液在流動(dòng)的過(guò)程中瞬時(shí)使溫度達(dá)到95～100℃，并保溫1 h左右。

2.1.4 冷卻

滅菌好的糖化液在流動(dòng)的過(guò)程中瞬時(shí)使溫度降到35℃左右，并分別勻速流加在4個(gè)恒化器中。

2.1.5 接菌培養(yǎng)

在實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)好的菌種直接接入恒化器中，2株好氧菌接入2個(gè)好氧恒化器中，2株厭氧菌接入2個(gè)厭氧恒化器中，開啟自動(dòng)攪拌、供氧、加熱等系統(tǒng)，連續(xù)培養(yǎng)3 d，桿菌達(dá)到8～10億/ml，球菌達(dá)到6～8億/ml，酵母菌達(dá)到2～4億/ml之后，每天根據(jù)生產(chǎn)需要每個(gè)恒化器可放出100～300 L成熟菌液，供給發(fā)酵車間用。

2.2 發(fā)酵車間生產(chǎn)實(shí)施過(guò)程與檢測(cè)結(jié)果

2.2.1 固體料滅菌

將豆粕等原料裝入固體料滅菌器中，在120℃中保持0.5～1 h。

2.2.2 配制稀菌液

根據(jù)生產(chǎn)計(jì)劃，抽取所需要的成熟菌液，并加入一定量的特殊營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)稀釋。

2.2.3 接種

將配方輸入微機(jī)中，微機(jī)按程序自動(dòng)完成固體料稱重、混合攪拌、液體菌接種、放料等工序。

2.2.4 發(fā)酵

將接好菌的固體培養(yǎng)基裝入立體發(fā)酵器中，好氧菌裝入好氧發(fā)酵器中，厭氧菌裝入?yún)捬醢l(fā)酵器中，堆放在固定的區(qū)間發(fā)酵。

2.2.5 檢測(cè)

經(jīng)過(guò)36～48 h發(fā)酵后，菌基本長(zhǎng)好，冬季時(shí)間可長(zhǎng)一些。檢測(cè)菌數(shù)情況，一般可達(dá)到200億/g以上。

2.3 干燥車間生產(chǎn)實(shí)施過(guò)程與檢測(cè)結(jié)果

2.3.1 干燥第一遍

將好氧發(fā)酵和厭氧發(fā)酵物料混合放在上料口附近，會(huì)自動(dòng)上料和調(diào)節(jié)，物料水分為40%左右。熱風(fēng)溫度為110～120℃，物料在干燥機(jī)中高速運(yùn)動(dòng)，從進(jìn)到出為3～5 s時(shí)間，除去水分10%～15%，料溫上升5℃左右。

2.3.2 干燥第二遍

將干燥第一遍的物料放在上料口附近，調(diào)整熱風(fēng)溫度為80～100℃，物料在干燥機(jī)中高速運(yùn)動(dòng)，從進(jìn)到出為3～4 s時(shí)間，除去水分10%～15%，料溫上升5℃左右。

2.3.3 干燥第三遍

將干燥第二遍的物料放在上料口附近，調(diào)熱風(fēng)溫度為60～80℃或用自然常溫，物料在干燥機(jī)中高速運(yùn)動(dòng)，從進(jìn)到出為2～4 s時(shí)間，除去水分5%，料溫上升為0或下降1～5℃。

有時(shí)干燥三遍水分達(dá)不到10%以下時(shí)，可用自然常溫再干燥第四遍，最終使物料水分達(dá)到10%以下，料溫保持在45～55℃。

2.3.4 粉碎包裝

干燥好的料粉碎，過(guò)60目篩，包裝入庫(kù)。

2.3.5 檢測(cè)結(jié)果

檢測(cè)復(fù)合菌一般為200億/g左右；現(xiàn)在可以提高到300億/g以上?？咕暮恳话銥?0 wu/ml左右，抗菌性能優(yōu)良，作為藥品可以有效的治療動(dòng)物腹瀉，作為飼料添加劑可以有效的替代抗生素預(yù)防腹瀉，又是良好的促生長(zhǎng)劑，對(duì)大腸桿菌、沙門氏菌、金黃色葡萄球菌病原菌有很強(qiáng)的抑制作用。

動(dòng)物飼喂飼養(yǎng)試驗(yàn)在泰州邦成興化豬場(chǎng)對(duì)斷奶仔豬進(jìn)行部分、全部替代抗生素的使用試驗(yàn)，其效果是仔豬腹瀉率：試驗(yàn)組為5.2%，對(duì)照組為17%；仔豬死亡率：試驗(yàn)組為0，對(duì)照組為2.44%。

3 結(jié)論

3.1 本研究應(yīng)用的菌為4株，從動(dòng)物體內(nèi)提純優(yōu)選而來(lái)，綠色、無(wú)殘留、無(wú)污染，其代謝產(chǎn)物——抗菌肽含量高，抗致病菌性能好，是國(guó)家科技部農(nóng)業(yè)科技成果轉(zhuǎn)化項(xiàng)目，在同行業(yè)中唯一獲得農(nóng)業(yè)部生產(chǎn)批文號(hào)的項(xiàng)目。經(jīng)過(guò)小試、中試到規(guī)?；a(chǎn)，再到用戶飼喂飼養(yǎng)試驗(yàn)證明，效果顯著，性能穩(wěn)定。

3.2 本研究應(yīng)用新工藝、新設(shè)備進(jìn)行規(guī)?；a(chǎn)，經(jīng)過(guò)一年多時(shí)間的生產(chǎn)運(yùn)行證明，工藝流程設(shè)計(jì)合理，設(shè)備性能穩(wěn)定，自動(dòng)化程度高，操作簡(jiǎn)單，機(jī)械故障率和雜菌感染率極低，無(wú)物料浪費(fèi)，能保證產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。

3.3 該套設(shè)備投資少，材質(zhì)為不銹鋼，總投資為120萬(wàn)元，與同等規(guī)模的其它工藝設(shè)備投資相比較，減少投資約40%左右。

10篇，刊略，需者可函索）