【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及发酵工程，尤其是涉及一种基于超声辅助和树脂吸附发酵庆大霉素c1a的工艺方法。
技术介绍
1、庆大霉素主要是由棘孢小单孢菌以及绛红色小单孢菌产生的次级代谢产物。由于庆大霉素对大多数细菌都有很强的抑菌和杀菌能力被广泛应用于临床中。庆大霉素的生物合成以2-dos为基础，通过糖苷键与绛红糖胺和加拉糖胺连接而成的多组分混合物，主要被分类为a、b、c、x族和紫苏霉素族。目前在临床实践中，主要使用的是庆大霉素的c族成分，这包括c1、c1a、c2、c2a这四个主要部分。这四种物质均属于半合成抗生素类，它们都具有广谱高效、低毒等特点。在所有的成分里，c1成分的副作用最为轻微，不容易导致抗药性，但其药效相对较弱；与此相对，c2和c1a的成分虽然药效显著，但其毒性较高，容易导致抗药性的出现。为了更好地保证制剂质量与疗效，需要对不同组成药物进行配伍研究，以确定各组分的合理比例及有效部位。其中，各国的药典也对庆大霉素不同组分的比例也有明确的要求和界定。
2、由于庆大霉素是在微生物细胞内生成后释放至细胞外，并部分吸附于细胞壁上。为实现提高庆大霉素的细胞外分泌量从而提升生产效价，研究者提出了两种策略：一是通过增加细菌细胞壁的通透性，促进庆大霉素的释放；二是利用在线机械振动技术改善细菌内部条件，增强细胞内营养物质的交换，进而提升庆大霉素的释放性能。目前，关于超声波技术在庆大霉素发酵过程中的应用，以及它在棘孢小单孢菌的代谢和产物合成方面的研究报道十分有限。有研究[1]报道利用了超声波在线处理技术，以改变菌丝在发酵过程中对庆大霉素的吸附行
3、此外，之前的研究[2]聚焦于棘孢小单胞菌绛红变种细胞壁肽聚糖对庆大霉素的吸附特性，发现肽聚糖的吸附量占据细胞壁的吸附总量的绝大部分，并指出金属离子如mg2+、na+能有效解除这种吸附。另一种方式可以通过提升细胞膜通透性来提高庆大霉素的分泌效率。结果表明细胞膜通透性的增加可能促使膜内庆大霉素与细胞壁结合，并在达到一定浓度后释放至胞外。这一技术不仅有助于庆大霉素的释放，还能在分离过程中发挥重要作用。通过这些综合性的研究方法和策略，有望更高效地生产庆大霉素，满足医药领域的需求，同时推动相关技术的进步与发展。
4、此外，关于树脂吸附技术在庆大霉素发酵过程中的应用也有所报道。当庆大霉素溶液与亚微米级的强酸树脂进行接触时，其吸附行为主要是通过两种机制来实现：静电相互作用，在酸性条件下会导致庆大霉素分子里的氨基部分转变为质子并带有正电荷，而树脂表层的磺酸基团则呈负电荷形态。这两个具有相对电荷的基团产生了高度的静电引力作用，进而导致庆大霉素分子被吸附于树脂的表面上；氢键交互作用，庆大霉素分子内部的羟基和其他极性基团除静电相互作用外，也可能会与树脂表层的极性基团建立氢键关系。尽管这种由氢与氧形成的相互作用相对较弱，但在某些特定条件下它们确实对吸附过程造成了明显的变化，从而增强了庆大霉素在树脂表面的吸附能力。在庆大霉素c1a的发酵过程中应用的树脂有离子交换树脂和大孔吸附树脂。其中以离子交换树脂应用最为广泛。大孔吸附树脂被广泛用于纯化c1a和高纯度庆大霉素c1a游离碱的生产过程中。此外通过综合运用了强酸性阳离子交换树脂与大孔树脂柱色谱分离技术，以平衡各成分的比例并去除其中的杂质，确保满足各国药典的标准要求。值得注意的是，当将钠型树脂加入到庆大霉素的发酵液中，它可以促进庆大霉素的生成，而且这种效果比铵型树脂更好。此外，在庆大霉素的分离纯化方面，通过利用强酸性阳离子交换树脂与大孔树脂柱色谱技术，可以实现对依替米星原药进行了精细化处理。
5、目前，对于庆大霉素发酵过程的研究大多停留在单个因素的最优化探究，并未系统的考察多个操作变量之间的交互性。超声波在液体中产生的空化气泡可以与介质发生物理、热、电磁和化学的变化，有研究[3]报道其可以促进反应物和产物的扩散和形成。超声波对庆大霉素发酵的积极影响体现在多个层面：首先，超声波能够通过其产生的空化作用改变菌丝体胞壁对庆大霉素的吸附能力，促使部分原本被胞壁吸附的庆大霉素释放至发酵液中。这一变化有助于减轻胞内产物的抑制效应，从而推动庆大霉素的合成过程。其次，适当强度的超声波作用于发酵液时，能够有效提升细胞膜的通透性和选择性。这种改善有助于相关酶的分泌和细胞代谢的增强，进而可能缩短发酵周期并提高生物产品的品质与产出。然而，为了确保超声波对发酵过程的正面效应，需要合理调控其作用的强度和频率。
6、此外，庆大霉素发酵过程中树脂的添加也有一些研究报道[4-6]，但是并未深入考察树脂添加时间以及胞外产物对于菌株的生产性能的影响。
7、参考文献如下所示：
8、[1]chu j.,li b.,zhang s.on-line ultrasound sitimulates the secretionand production of gentamicin by micromonospora echinospora[j].processbiochemistry,2000,35(6).
9、[2]牛文泽,胡辉,储炬,等.棘孢小单孢菌绛红变种细胞壁肽聚糖对庆大霉素吸附机制的初步研究[j].中国抗生素杂志,2003,28(2):65-69.
10、[3]chen,y.,tang,x.,li,y.,liu,c.,zhuang,y.,tian,x.,&chu,j.(2022).ultrasound assisted in situ separation of sophorolipids in multi-phasefermentation system to achieve efficient production by candidabombicola.biotechnology journal,17,e2100478.
11、[4]蒋德旗,蓝雪叶,杨丹.大孔弱酸性离子交换树脂吸附分离庆大霉素的性能研究[j].食品工业科技,2013,34(23):233-236.
12、[5]李夏兰,翁连进,陈培钦,等.羧酸型离子交换纤维吸附庆大霉素性能的研究[j].中国医药工业杂志,2005,36(5):272-274.
13、[6]詹佳弘,杨子艳,张建斌,等.树脂在庆大霉素c1a发酵中的应用及相关调控[j].中国医药工业杂志,2021,52(7):908-909.
技术实现思路
1、本专利技术的目的就是为了提供一种基于超声辅助和树脂吸附发酵庆大霉素c1a的工艺优化方法。本专利技术通过一系列单因素实验探究了庆大霉素发酵过程中最优的超声操作条件，并且探究了庆大霉素c1a发酵过程中底物抑制水平和最佳树脂投放时间，此外，本专利技术通过组合最优超声操作条件及树脂添加时间构建了一个发酵分离耦合的庆大霉素c1a生产体系。
2、本专利技术的目的可以通本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于超声辅助和树脂吸附发酵庆大霉素C1a的工艺方法，其特征在于，具体步骤如下：
2.根据权利要求1所述的一种基于超声辅助和树脂吸附发酵庆大霉素C1a的工艺方法，其特征在于，步骤S1中，所述固体平板培养基的组分包括麸皮15～20g/L，琼脂粉12～18g/L，可溶性淀粉8～12g/L，碳酸钙0.5～1.5g/L，硝酸钾0.5～1.5g/L，氯化钠0.4～0.6g/L，七水合硫酸镁0.4～0.6g/L，三水合磷酸氢二钾0.2～0.4g/L，天门冬酰胺0.01～0.03g/L，溶剂为水。
3.根据权利要求1所述的一种基于超声辅助和树脂吸附发酵庆大霉素C1a的工艺方法，其特征在于，步骤S2中，所述种子培养基的组分包括玉米粉15～25g/L，可溶性淀粉12～18g/L，葡萄糖0.5～1.5g/L，低温豆粉12～18g/L，碳酸钙3～5g/L，羽毛粉2～4g/L，硝酸钾0.4～0.6g/L，溶剂为水。
4.根据权利要求1所述的一种基于超声辅助和树脂吸附发酵庆大霉素C1a的工艺方法，其特征在于，步骤S3中，所述发酵培养基的组分包括玉米粉15～25g/
5.根据权利要求1所述的一种基于超声辅助和树脂吸附发酵庆大霉素C1a的工艺方法，其特征在于，步骤S3中，发酵摇瓶培养时，工艺优化方法如下：
6.根据权利要求5所述的一种基于超声辅助和树脂吸附发酵庆大霉素C1a的工艺方法，其特征在于，步骤S3-1中，所述庆大霉素C1a的效价＝2B+A，其中，B为树脂吸附中庆大霉素C1a的效价，A为发酵上清液中庆大霉素C1a的效价；
7.根据权利要求6所述的一种基于超声辅助和树脂吸附发酵庆大霉素C1a的工艺方法，其特征在于，所述超声时机分别设定为发酵液发酵12h、24h、36h、48h、60h、74h、84h、98h；
8.根据权利要求6所述的一种基于超声辅助和树脂吸附发酵庆大霉素C1a的工艺方法，其特征在于，步骤S3-1中，所述庆大霉素C1a浓度分别设定为0mg/L、50mg/L、100mg/L、150mg/L、200mg/L、250mg/L、300mg/L。
9.根据权利要求6所述的一种基于超声辅助和树脂吸附发酵庆大霉素C1a的工艺方法，其特征在于，步骤S3-1中，所述树脂添加时机分别设定为发酵时间0h、24h、48h、72h、96h。
10.根据权利要求6所述的一种基于超声辅助和树脂吸附发酵庆大霉素C1a的工艺方法，其特征在于，步骤S3-2中，所述庆大霉素C1a发酵的最佳工艺条件：超声时机为发酵液发酵时间为60h，超声持续时间为2min，超声功率为180W，庆大霉素C1a浓度为100mg/L，树脂添加时机为发酵时间24h。
...【技术特征摘要】
1.一种基于超声辅助和树脂吸附发酵庆大霉素c1a的工艺方法，其特征在于，具体步骤如下：
2.根据权利要求1所述的一种基于超声辅助和树脂吸附发酵庆大霉素c1a的工艺方法，其特征在于，步骤s1中，所述固体平板培养基的组分包括麸皮15～20g/l，琼脂粉12～18g/l，可溶性淀粉8～12g/l，碳酸钙0.5～1.5g/l，硝酸钾0.5～1.5g/l，氯化钠0.4～0.6g/l，七水合硫酸镁0.4～0.6g/l，三水合磷酸氢二钾0.2～0.4g/l，天门冬酰胺0.01～0.03g/l，溶剂为水。
3.根据权利要求1所述的一种基于超声辅助和树脂吸附发酵庆大霉素c1a的工艺方法，其特征在于，步骤s2中，所述种子培养基的组分包括玉米粉15～25g/l，可溶性淀粉12～18g/l，葡萄糖0.5～1.5g/l，低温豆粉12～18g/l，碳酸钙3～5g/l，羽毛粉2～4g/l，硝酸钾0.4～0.6g/l，溶剂为水。
4.根据权利要求1所述的一种基于超声辅助和树脂吸附发酵庆大霉素c1a的工艺方法，其特征在于，步骤s3中，所述发酵培养基的组分包括玉米粉15～25g/l，可溶性淀粉25～35g/l，葡萄糖4～6g/l，黄豆饼粉24～28g/l，碳酸钙6～8g/l，羽毛粉蛋白胨8～12g/l，硝酸钾0.4～0.6g/l，硫酸铵0.5～1.5g/l，氯化钴0.02～0.04g/l，溶剂为水。
5.根据权利要求1所述的一种基于超声辅助和树脂吸附发酵...
【专利技术属性】
技术研发人员：田锡炜，徐峰，储炬，苟芷琪，庄英萍，
申请(专利权)人：华东理工大学青岛创新研究院，
类型：发明
国别省市：
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