通過探討氮源在青霉素發(fā)酵的過程中影響

趙凱 孫鳳岐

摘要：通過探討氮源在青霉素發(fā)酵過程中所起的作用，選擇適合的氮源。

關(guān)鍵詞：青霉素氮源有機氮源無機氮源玉米漿黃豆餅粉玉米蛋白粉

抗生素是生物在其生命活動過程中產(chǎn)生的，并在低微濃度下能選擇性地抑制他種生物機能的化學(xué)物質(zhì)。是青霉素，鏈霉素等一類化學(xué)物質(zhì)的總稱。是人類控制感染性疾病，保障身體健康及用來防治植物病害的重要化療藥物。

青霉素是最早發(fā)現(xiàn)的最重要的抗生素。屬于β-內(nèi)酰胺類。經(jīng)數(shù)年的臨床實踐和研究證明，青霉素具有抗菌作用強，療效高，毒性低，副作用小，價格便宜等特點，是臨床治療卓越。

在青霉素發(fā)酵過程中，培養(yǎng)基營養(yǎng)成分能分應(yīng)恰當，尤其碳、氮比更是控制青霉素發(fā)酵水平的關(guān)鍵，所以探求合適的碳、氮比是發(fā)酵生產(chǎn)的首要問題，僅就氮源進行一些分析及討論。

氮源是指構(gòu)成微生物細胞和代謝產(chǎn)物中氮元素來源的營養(yǎng)物質(zhì)，是微生物培養(yǎng)過程中主要原料之一。一般在發(fā)酵前期，由于菌體發(fā)育，生長和繁殖的需要，培養(yǎng)基中氨基氮濃度迅速下降；發(fā)酵中期，氮源主要用于合成青霉素及其他代謝產(chǎn)物，氨基氮濃度緩慢下降；發(fā)酵后期，由于菌體開始自溶，培養(yǎng)液中氨基氮又有回菌體方向發(fā)展，因此適當?shù)牡醇瓤蓾M足發(fā)酵前期菌體的需要，又可防止菌體衰老及合成抗生素能力衰退，從而增大抗生素的產(chǎn)量。

氮源分有機氮源和無機氮源兩類。無機氮源有氨水【(NH4)HCO3】等，由于其分子結(jié)構(gòu)簡單，可被微生物迅速利用。有機氮源有黃豆餅粉、玉米漿、玉米蛋白粉等。除含豐富的蛋白質(zhì)、多肽和游離氨基酸外，往往還含有少量的糖類、脂肪、無機鹽和生長素等，是主要的氮源供體，能被維生素緩慢利用，作為抗生素合成階段的良好營養(yǎng)物質(zhì)。

菌體生長速度在含有有機氮源的培養(yǎng)基中，比在只含無機氮源的培養(yǎng)基中快，長的菌絲也較多，微生物在有機氮源培養(yǎng)基中，可以直接利用游離氨基酸或其他有機化合物中的各種不同結(jié)構(gòu)的碳架，來合成用于構(gòu)成細胞的蛋白質(zhì)其他細胞物質(zhì)，無需再從糖代謝分解產(chǎn)物來合成，從而可見有機氮源比無機氮源優(yōu)越得多。

使用有機氮源的目的除了供給菌體生長和繁殖用營養(yǎng)物質(zhì)外，還為抗生素合成提供前體物質(zhì)，因此，要特別注意這些氮源對促進菌體生長，維持生命活力和合成抗生素的關(guān)系，并以此作為決定培養(yǎng)基中有機氮源用量的一個根據(jù)。

玉米漿是淀粉廠生產(chǎn)的副產(chǎn)品，是由浸泡玉米顆粒的亞硫酸水在浸漬過程中溶解了玉米中的營養(yǎng)成分，再經(jīng)乳酸桿菌作用，當酸度達到一定的要求時，將浸漬液經(jīng)真空濃縮而成的一種黃褐色粘稠液體，其主要成分是可溶性蛋白，還含有豐富的維生素和生長因素。其總含氮量約為2.5-4.5%，氨基氮含量為0.6-1.8%，還原糖含量為1.2～11%，乳糖含量為5～15%，醋酸等揮發(fā)酸含量在0.1～0.3%，灰分含鉀、鈣、鎂、鐵、磷、硫等無機元素，其含量達9～12%，其中溶磷按干物質(zhì)計達到12000-17000ug/g。

在青霉素發(fā)酵過程中，玉米漿是最容易被利用的有機液態(tài)氮源。因其含有豐富的玉米可溶性蛋白，很容易被菌體所利用，對促進菌體發(fā)育、生長和繁殖很有利，是抗生素發(fā)酵的良好氮源。在合成培養(yǎng)基中加入玉米漿能刺激青霉素的形成和增加青霉素G的含量。但由于是液體氮源，在貯存方式或貯存時間上如有不合適，會產(chǎn)生變質(zhì)現(xiàn)象。在投入過程中，易造成含量波動大，不易控制。會給擠出料配方造成波動。由于玉米漿中含有青霉素菌生長所需的多種氨基酸；含有合成芐青霉素的前體物質(zhì)---苯乙酰胺和苯丙酰胺酸；玉米漿培養(yǎng)基中營養(yǎng)物質(zhì)豐富，而固體物質(zhì)少，培養(yǎng)液比較稀薄，通氣攪拌效果比較好。因此，很多廠家仍然采用玉米漿作為主要氮源并且特別強調(diào)其質(zhì)量來提高青霉素產(chǎn)量。黃豆餅粉和玉米蛋白粉是緩慢利用的固體氮源。對延長次級代謝產(chǎn)物的分泌期，提高產(chǎn)物的產(chǎn)量很有益。同一產(chǎn)地同一加工方式會使其質(zhì)量比較穩(wěn)定，但是它被菌體利用的速度較慢，同時其成分中，不加玉米漿，對青霉素合成有利，但二次投入或投入太少也容易促進菌體生長和養(yǎng)分過早耗盡，以致菌體過早衰老自溶，從而縮短產(chǎn)物的分泌期。投入過多，則對提煉影響較大。因此，緩慢利用的氮源濃度也必須予以控制。

這三種常用的有機氮源各有優(yōu)勢和劣勢，如何利用這三種有機氮源進行重新配比，既達到保證青霉素合成的目的又使氮源質(zhì)量相對穩(wěn)定，還需要長期多次的實驗及實踐。此外，有機氮源的原材料是引起生產(chǎn)水平波動的主要因素之一，是引起有機氮源質(zhì)量變化的原因。因此，選擇有機氮源時，還應(yīng)對原材料的品種、產(chǎn)地、加工方法和貯存等相關(guān)條件多做分析及實驗。

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，使現(xiàn)有有機氮源質(zhì)量提高和新的有機氮源材料的發(fā)現(xiàn)及合理使用一定會促進青霉素發(fā)酵水平提高。

參考文獻

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