井岡霉素生產(chǎn)工藝優(yōu)化研究

王銀泉 陸佳斌

摘要：

隨著當(dāng)前農(nóng)業(yè)的發(fā)展，我國(guó)已經(jīng)達(dá)到了自給自足的水平，這與當(dāng)前科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展是分不開的，尤其農(nóng)藥的發(fā)展是保證我國(guó)農(nóng)作物增產(chǎn)增收的必需品，其已經(jīng)成為農(nóng)作物生產(chǎn)以及農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要條件。井岡霉素是當(dāng)前普遍使用的一種農(nóng)藥，其需求量也正在不斷的提升，同時(shí)，我國(guó)又是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，農(nóng)業(yè)的發(fā)展使得井岡霉素在生產(chǎn)工藝方面的優(yōu)化成為一個(gè)迫切需要解決的問題，通過這一問題的解決，以使生產(chǎn)成本降低，從而全面提升經(jīng)濟(jì)效益。本文主要對(duì)井岡霉素生產(chǎn)工藝的優(yōu)化進(jìn)行研究，以解決這一問題。

關(guān)鍵詞：

井岡霉素；生產(chǎn)工藝；優(yōu)化；成本；經(jīng)濟(jì)效益

中圖分類號(hào)：S482

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

DOI：1019754/jnyyjs20190330005

井岡霉素屬于一種農(nóng)用抗生素，對(duì)其使用可有效防治水稻中頻發(fā)的紫紋枯病，同時(shí)還能夠治療水稻出現(xiàn)的小粒菌和紫病。除此之外，井岡霉素還能夠有效防治蔬菜、棉花、人參、豆類等出現(xiàn)的立枯病以及小麥紋枯病。井岡霉素主要是由微生物進(jìn)行發(fā)酵之后，形成多元化的一種混合物，其發(fā)揮效用的物質(zhì)無井岡霉素A。并且這種農(nóng)用抗生素具有使用范圍廣、價(jià)格低廉的特點(diǎn)，因此得到了廣大農(nóng)民的一致認(rèn)可。為了促進(jìn)農(nóng)業(yè)的發(fā)展，降低成本，使經(jīng)濟(jì)效益得到最大程度的提升，特對(duì)井岡霉素生產(chǎn)工藝優(yōu)化進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。[JP]

1實(shí)驗(yàn)研究

11試劑與設(shè)備

本次實(shí)驗(yàn)研究所使用的試劑有：天門冬酰氨素、98#菌株、葡萄糖、大米淀粉（<60目）、酵母粉、黃豆餅粉（<80目）、山芋粉（<80目）、花生餅粉（<80目）、棉籽餅粉（<80目）、肉粉（<80目）、KH2PO4、NaCl、MgSO4、消泡劑。

本次實(shí)驗(yàn)研究所使用的設(shè)備有：振蕩器；中試發(fā)酵罐；種子罐；工業(yè)發(fā)酵罐；721分光光度計(jì)；生物顯微鏡。

實(shí)驗(yàn)方法：N采用甲醛法；C采用費(fèi)林法；效價(jià)采用比色法；pH試紙測(cè)驗(yàn)。

12選育菌種

制備菌懸浮液。準(zhǔn)備好天門冬酰氨素及葡萄糖，將菌株置在其瓊脂斜面的上方，并當(dāng)溫度達(dá)到37℃時(shí)，培養(yǎng)3d，然后對(duì)菌株進(jìn)行篩選，并將其鑷入到濃度為09%的生理鹽水之中，同時(shí)使用玻璃棒將其搗爛，從而使菌懸浮液制備完成；將制備完成的懸浮液通過生理鹽水進(jìn)行稀釋，同時(shí)將其形成倍數(shù)不同的稀釋液，并將稀釋液取出數(shù)滴置于培養(yǎng)皿中已放入的培養(yǎng)基之上，然后使用無菌的推棒將其涂抹，并放在溫度為37℃的環(huán)境中進(jìn)行為期3d的培養(yǎng)，并將定量的培養(yǎng)基裝入到錐形瓶之中，對(duì)其進(jìn)行滅菌，然后接入孢子，此過程為無菌操作，將其置入搖床之中對(duì)其進(jìn)行恒溫培養(yǎng)。

13優(yōu)化培養(yǎng)基配方

使用大米淀粉當(dāng)做主碳源，并對(duì)氮源進(jìn)行適當(dāng)選擇，對(duì)葡萄糖發(fā)酵作用進(jìn)行觀察，同時(shí)對(duì)2種種子培養(yǎng)基形成的發(fā)酵表現(xiàn)進(jìn)行考察，通過正交作試驗(yàn)。

種子罐的配方（C1）：花生餅粉為2%、大米粉為3%、酵母粉為05%。

種子罐的配方（C2）：葡萄糖為3%、黃豆餅粉為22%、肉粉為1%。

發(fā)酵培養(yǎng)基的公共成分：KH2PO4為005%、NaCl為06%、MgSO4為005%、消泡劑為003%。

14染菌控制

141種子帶菌

這種方式主要產(chǎn)生在制備種子過程中，需要對(duì)孢瓶以及砂土管進(jìn)行嚴(yán)格控制，若砂土管末受到污染，則需要對(duì)接種培養(yǎng)過程中保證無菌操作，并對(duì)種子室進(jìn)行無菌管理，除此之外，還應(yīng)該對(duì)無菌室的衛(wèi)生做好，以使其衛(wèi)生達(dá)到相應(yīng)的要求。

142培養(yǎng)基帶菌

培養(yǎng)基帶菌產(chǎn)生的原因主要是由于滅菌不夠徹底，在對(duì)培養(yǎng)基進(jìn)行滅菌之前，其雜菌的數(shù)量非常多，并且種類比較復(fù)雜，在對(duì)其進(jìn)行滅菌的過程中，若蒸汽壓力達(dá)不到相應(yīng)的數(shù)量，則滅菌便會(huì)不徹底，同時(shí)，若壓力以及溫度都能夠達(dá)標(biāo)，但滅菌時(shí)間不夠充足，也會(huì)導(dǎo)致滅菌不徹底。除此之外，在進(jìn)行滅菌的過程中，若培養(yǎng)基出現(xiàn)較多泡沫，又或是發(fā)酵罐之中出現(xiàn)污垢存積，并且設(shè)備在進(jìn)行制作以及安裝的過程中不能夠達(dá)到相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，或是不具備合理性，在滅菌過程中，蒸汽會(huì)走短路，這種情況下也會(huì)造成滅菌不徹底，導(dǎo)致培養(yǎng)基帶菌。通常來講，滅菌溫度最好在120℃以上，滅菌時(shí)間最后保持在30min以上。

143防止發(fā)酵設(shè)備以及設(shè)備的附件出現(xiàn)滲漏

井岡霉素在生產(chǎn)的過程中，需要通過機(jī)械攪拌，并進(jìn)行通風(fēng)發(fā)酵，滅菌方式采用間歇式雖然發(fā)酵設(shè)備以及設(shè)備的附件不易損壞，但設(shè)備及其附件經(jīng)常與物料進(jìn)行接觸，從而容易產(chǎn)生化學(xué)腐蝕、磨蝕等現(xiàn)象，從而使設(shè)備及其附件出現(xiàn)滲漏，進(jìn)而出現(xiàn)染菌，因此，在進(jìn)行發(fā)酵操作時(shí)，要對(duì)設(shè)備及其附件進(jìn)行仔細(xì)檢查，若存在滲漏問題，應(yīng)該及時(shí)進(jìn)行處理。

2實(shí)驗(yàn)結(jié)果和討論

21發(fā)酵效價(jià)受菌種的影響

98#菌株在天門冬酰氨素及葡萄糖瓊脂斜面上生產(chǎn)集合和平板上的自然分離無異，但是在菌落外圈以及中心位置，菌落不吸水，而僅在菌落外圈及中心之間存在一圈吸水，顏色呈現(xiàn)出黑色。而通過與其他菌種進(jìn)行比較，98#菌株更加穩(wěn)定，并且其發(fā)酵的效價(jià)最高。

22發(fā)酵效價(jià)受培養(yǎng)基配方的影響

在對(duì)發(fā)酵過程中所使用的培養(yǎng)基進(jìn)行選擇時(shí)，其是通過眾多條件綜合決定的，但最終還需要滿足培養(yǎng)基的經(jīng)濟(jì)性，所以既要對(duì)發(fā)酵單位是否高進(jìn)行考慮，又要對(duì)原料是否易得、糧耗量是否低以及加工流程是否方便等因素進(jìn)行考慮；既要考慮材料選用應(yīng)堅(jiān)持因地制宜原則，又要研究其他區(qū)域的材料特性。通常情況下，營(yíng)養(yǎng)基配方表見表1。發(fā)酵培養(yǎng)基用于實(shí)驗(yàn)的碳源以及有機(jī)氮源包含如下：

F1：花生餅粉為1%、大米粉為7%、酵母粉為1%、黃豆餅粉為1%、肉粉為1%、KH2PO4為005%、NaCl為06%、MgSO4為01%、泡敵為003%。對(duì)pH進(jìn)行調(diào)節(jié)，使其在70～75之間。

F2：花生餅粉為2%、大米粉為9%、酵母粉為05%、黃豆餅粉為2%、KH2PO4為005%、NaCl為06%、MgSO4為01%、泡敵為003%。對(duì)pH進(jìn)行調(diào)節(jié)，使其在70～75之間。

F3：花生餅粉為2%、大米粉為9%、黃豆餅粉為2%、肉粉為05%、KH2PO4為005%、NaCl為06%、MgSO4為01%、泡敵為003%。對(duì)pH進(jìn)行調(diào)節(jié)，使其在70～75之間。

F4：花生餅粉為3%、大米粉為9%、酵母粉為1%、肉粉為1%、KH2PO4為005%、NaCl為06%、MgSO4為01%、泡敵為003%。對(duì)pH進(jìn)行調(diào)節(jié)，使其在70～75之間。

從表1之中可觀察到，種子罐培養(yǎng)基存在的差異并未對(duì)井岡霉素效價(jià)產(chǎn)生影響。當(dāng)發(fā)酵培養(yǎng)基之中包含MgSO4的情況下，可以對(duì)種子罐培養(yǎng)基C1進(jìn)行選擇，其在生長(zhǎng)時(shí)會(huì)減少泡沫的產(chǎn)生，從而使悶罐現(xiàn)象得以預(yù)防，并且在生長(zhǎng)時(shí)間方面也較C2占優(yōu)勢(shì)，但為使發(fā)酵單位產(chǎn)生影響。

23發(fā)酵受各感染使其的影響

231發(fā)酵前期出現(xiàn)的染菌

此時(shí)期的菌絲仍在急性生長(zhǎng)和繁殖，染菌的出現(xiàn)導(dǎo)致雜菌迅速在培養(yǎng)液之中生長(zhǎng)和繁殖，并吸收本菌養(yǎng)料和氧分，從而使井岡霉素菌的分泌、生長(zhǎng)以及繁殖受到影響。若影響輕微，可以通過對(duì)pH進(jìn)行調(diào)節(jié)、降低發(fā)酵過程中的溫度以及使通風(fēng)量得到改變等能夠?qū)ζ溥M(jìn)行補(bǔ)救；若影響嚴(yán)重，則需要對(duì)其重新進(jìn)行消毒。

232發(fā)酵過程中出現(xiàn)的染菌

此階段出現(xiàn)的染菌通常能夠較為嚴(yán)重的對(duì)井岡霉素菌的代謝進(jìn)行干擾，雜菌能夠產(chǎn)生大量的酸，便會(huì)導(dǎo)致培養(yǎng)液的pH值出現(xiàn)下降，菌絲會(huì)出現(xiàn)自溶，氮、糠等物質(zhì)消耗加快，導(dǎo)致發(fā)酵液變粘，并且能夠停止產(chǎn)物的分泌，針對(duì)這種情況，可通過調(diào)節(jié)pH、增加通風(fēng)量以及適度的將罐溫提升來進(jìn)行解決，若染菌較為嚴(yán)重，仍需要重新進(jìn)行消毒。

233發(fā)酵之后出現(xiàn)的染菌

此階段出現(xiàn)的染菌一般數(shù)量較少，產(chǎn)生的影響也不大，但若染菌數(shù)量較多時(shí)，可以通過提前放罐的方法來解決染菌問題。

3結(jié)論

通過實(shí)驗(yàn)對(duì)菌種進(jìn)行選育，并通過發(fā)酵培養(yǎng)等措施，能夠使染菌率降低，從而使井岡霉素生產(chǎn)工藝得到優(yōu)化，并且還可以降低成本，從而實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)帶來的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介：

王銀泉（1962- ），男，浙江省海寧市人，本科，研究方向：生物農(nóng)藥；

陸佳斌（1990- ），男，浙江省海寧市人，本科，研究方向：輕化工程。