專利名稱：納他霉素的生產(chǎn)工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種新型防腐劑的生產(chǎn)工藝，特別是一種納他霉素的生產(chǎn)工藝，納他霉素應(yīng)用于養(yǎng)殖業(yè)和醫(yī)藥等行業(yè)。
背景技術(shù)：
目前，世界各國都在致力于廣譜、安全、高效食品防腐劑的研發(fā)。近年來，隨著人們生活和消費(fèi)水平的提高，人工合成化學(xué)防腐劑的弊端日益受到食品屆、廣大社會(huì)的重視；食品加工的需求也越來越向“綠色”和“天然”的方向轉(zhuǎn)變，因此，天然、安全的功能性食品防腐劑的研究開發(fā)，就成為當(dāng)前食品防腐保鮮領(lǐng)域的必要。隨著生物技術(shù)的不斷發(fā)展，利用動(dòng)植物或微生物的代謝產(chǎn)物等為原料，經(jīng)提取、酶法轉(zhuǎn)化或者發(fā)酵等技術(shù)生產(chǎn)天然生物型食品防腐劑逐漸受到人們的重視，也是今后食品防腐劑市場(chǎng)的主要方向。新型生物防腐劑，是指從生物體通過生物培養(yǎng)、提取和分離技術(shù)獲得的具有抑制和殺滅微生物的生物活性物質(zhì)。其中，微生物型防腐劑是近年來開發(fā)的一個(gè)熱點(diǎn)，目前，已經(jīng)被納入食品添加劑領(lǐng)域的天然微生物防腐劑主要有納他霉素和乳酸鏈球菌素兩種，其中乳酸鏈球菌素主要針對(duì)革蘭氏陽性菌有比較顯著的效果，對(duì)霉菌和酵母等真菌效果不明顯，而納他霉素主要針對(duì)霉菌和酵母菌有非常明顯的抑制作用，其應(yīng)用前景十分廣泛。納他霉素是一種多烯大環(huán)內(nèi)脂類抗真菌劑，它是由5個(gè)多聚乙酰合成酶基因編碼的多酶體系合成。由于它能夠?qū)Ｐ缘匾种平湍妇兔咕⒕哂辛己玫睦砘€(wěn)定性，因而被廣泛應(yīng)用于食品防腐和真菌引起的疾病的治療。納他霉素作為一種天然的抑菌劑，其作用機(jī)理是通過選擇性的結(jié)合細(xì)胞膜中的麥角留醇，形成膜-多烯化合物，導(dǎo)致細(xì)胞膜滲透性改變而殺菌。納他霉素主要由納塔爾鏈霉素(Sti^ptomyces natalensis)和恰他努加鏈霉素 (Streptomyces chattanoogensi)等發(fā)酵提取、精制而成。國際上，主要是美國對(duì)納他霉素產(chǎn)生菌的菌種選育和發(fā)酵工藝進(jìn)行了深入的研究，通過基因工程技術(shù)改良菌株和優(yōu)化發(fā)酵與分離工藝，提高了單位發(fā)酵液的抗生素產(chǎn)率和分離提取的收率。國外報(bào)道發(fā)酵生產(chǎn)納他霉素產(chǎn)量達(dá)到6g/L。國內(nèi)天津科技大學(xué)等進(jìn)行了相關(guān)研究，楊東靖等根據(jù)分子育種中鏈霉菌產(chǎn)抗生素能力與鏈霉素抗性基因之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，利用鏈霉素抗性突變作為篩選標(biāo)記，快速高效地得到了高產(chǎn)菌株SG56，并對(duì)其發(fā)酵工藝進(jìn)行了研究。研究發(fā)現(xiàn)SG56納他霉素的產(chǎn)量比原始菌種提高了 146%。在經(jīng)過發(fā)酵條件優(yōu)化以后，SG56的納他霉素最終產(chǎn)量達(dá)到2. 81g/L，是出發(fā)菌株產(chǎn)量的170%。納他霉素是國際通用、國內(nèi)急需的天然、綠色食品添加劑，高效抑菌劑，我國輕工總會(huì)和中國食品添加劑協(xié)會(huì)都將其列為急需發(fā)展的品種。但是，由于產(chǎn)生納他霉素的放線菌的篩選工作過于艱巨，國內(nèi)只有天津科技大學(xué)進(jìn)行了相關(guān)研究，這與我國作為食品工業(yè)大國和農(nóng)業(yè)大國極不相稱。另外，納他霉素是典型的微生物次級(jí)代謝產(chǎn)物，在其生物合成過程中，次級(jí)代謝產(chǎn)物及葡萄糖氧化時(shí)產(chǎn)生的ATP對(duì)納他霉素的形成都有反饋抑制作用；還有研究認(rèn)為前體物質(zhì)在發(fā)酵液中的濃度過高會(huì)使生產(chǎn)菌中毒，濃度不足也嚴(yán)重影響納他霉素的生物合成。這些難題制約了我國對(duì)納他霉素項(xiàng)目的研究。隨著納他霉素生物合成基因簇理解的不斷深入，將積極推動(dòng)采用基因工程技術(shù)提高納他霉素生物合成能力或改造其化學(xué)結(jié)構(gòu)的工作，獲得了新型納他霉素衍生物。因此，如何篩選新型的納他霉素高產(chǎn)菌株，如何選擇合適的培養(yǎng)基生產(chǎn)提取納他霉素的研究是當(dāng)前國內(nèi)外生物防腐劑研究的一個(gè)熱點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服以上的不足，提供一種產(chǎn)量高、安全、綠色的新型防腐劑使納他霉素產(chǎn)量達(dá)到6g/L以上的納他霉素的生產(chǎn)工藝。本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)一種納他霉素的生產(chǎn)工藝，包括以下步驟
A、將水和培養(yǎng)基裝入罐體內(nèi)，并將罐體封好，加入的水的量為罐體容積的50-80%，培養(yǎng)基的量是水的量的20-50% ；
B、將封好的罐體放入大滅菌鍋內(nèi)滅菌，滅菌時(shí)的溫度為110-121°C，需要20-60分鐘；
C、待罐體冷卻后，連接罐體上的通氣管進(jìn)行通氣，同時(shí)打開罐體電源，并預(yù)先設(shè)置溫度和攪拌速度，溫度為35-45°C，攪拌速度為5-15轉(zhuǎn)/分鐘，將預(yù)搖好的菌種加入罐體發(fā)酵，在 45°C的條件下發(fā)酵1-5天；
D、將發(fā)酵后的發(fā)酵液送入分離裝置中進(jìn)行分離，得到濾液和濾餅，濾液送去三廢處
理；
E、濾餅送入浸提罐中，并向浸提罐中加入水，進(jìn)行第一次浸提，加入的水的重量是濾餅重量的2-5倍，開啟浸提罐進(jìn)行攪拌，在常溫下需攪拌1-5小時(shí)；
F、充分?jǐn)嚢韬?，從浸提罐中放料，將料進(jìn)行第一次離心分離，分離后得到一次濾液和濾
渣；
G、濾渣再次送入浸提罐中，并向浸提罐中加入水，進(jìn)行第二次浸提，加入的水的重量是濾渣重量的3-5倍，開啟浸提罐進(jìn)行攪拌，在常溫下需攪拌5小時(shí)；
H、充分?jǐn)嚢韬?，從浸提罐中放料，將料進(jìn)行第二次離心分離，分離后得到二次濾液和濾渣，濾渣送去三廢處理；
I、將所述的一次濾液和二次濾液一起送入結(jié)晶釜，在10-20°C條件下冷卻結(jié)晶3-4小
時(shí)；
J、冷卻結(jié)晶好后，從結(jié)晶釜中放料，將料進(jìn)行第三次離心分離，分離后得到濾餅和母液，濾餅即為納他霉素。本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于步驟A中的培養(yǎng)基包括葡萄糖、大豆蛋白胨、玉米淀粉、酵母粉。本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于步驟C中的菌種為納塔爾鏈霉菌和恰他努加鏈霉菌。本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于步驟J中的母液回收后，可在下一次納他霉素的生產(chǎn)工藝中的使用。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明篩選出高產(chǎn)菌株，使納他霉素的產(chǎn)量達(dá)到6g/L以上；本發(fā)明建立了定向篩選正向突變菌株的方法，避免了大量重復(fù)的不確定的普通菌種篩選工作，篩選出遺傳性質(zhì)穩(wěn)定的納他霉素高產(chǎn)菌；高產(chǎn)量的納他霉素將打破進(jìn)口產(chǎn)品的壟斷，為我國食品工業(yè)、農(nóng)產(chǎn)品加工業(yè)提供高效、安全、綠色的新型防腐劑，推動(dòng)我國食品工業(yè)上水平，提高參與國際競(jìng)爭(zhēng)的能力。
具體實(shí)施例方式
為了加深對(duì)本發(fā)明的理解，下面將結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳述，該實(shí)施例僅用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限定。本發(fā)明納他霉素的生產(chǎn)工藝的一種具體實(shí)施方式
，包括以下步驟
首先將水和培養(yǎng)基裝入罐體內(nèi)，并將罐體封好，加入的水的量為罐體容積的50-80%，培養(yǎng)基包括葡萄糖、大豆蛋白胨、玉米淀粉、酵母粉，培養(yǎng)基的量是水的量的20-50% ；將封好的罐體放入大滅菌鍋內(nèi)滅菌，滅菌時(shí)的溫度為110-121°C，需要20-60分鐘；待罐體冷卻后， 連接罐體上的通氣管進(jìn)行通氣，同時(shí)打開罐體電源，并預(yù)先設(shè)置溫度和攪拌速度，溫度為 35-45°C，攪拌速度為5-15轉(zhuǎn)/分鐘，將預(yù)搖好的菌種加入罐體發(fā)酵，菌種為納塔爾鏈霉菌和恰他努加鏈霉菌，在45°C的條件下發(fā)酵1-5天，采用瓊脂塊法進(jìn)行純化初篩，多項(xiàng)電脈沖和微波結(jié)合化學(xué)高效誘變劑的方法誘變育種，抗生素抗性平板復(fù)篩納他霉素的高產(chǎn)菌株； 通過研究納他霉素產(chǎn)生菌的復(fù)雜的生活周期(包括分化及孢子形成等)和次級(jí)代謝網(wǎng)絡(luò)， 深入了解鏈霉菌產(chǎn)抗生素能力與鏈霉素抗性基因之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，揭示納他霉素生物合成基因簇的特性，采用基因工程、代謝調(diào)控等現(xiàn)代生物技術(shù)手段獲得遺傳性能穩(wěn)定、高產(chǎn)的納他霉素菌株；將發(fā)酵后的發(fā)酵液送入分離裝置中進(jìn)行分離，得到濾液和濾餅，濾液送去三廢處理；濾餅送入浸提罐中，并向浸提罐中加入水，進(jìn)行第一次浸提，加入的水的重量是濾餅重量的2-5倍，開啟浸提罐進(jìn)行攪拌，在常溫下需攪拌5小時(shí)；充分?jǐn)嚢韬?，從浸提罐中放料，將料進(jìn)行第一次離心分離，分離后得到一次濾液和濾渣；濾渣再次送入浸提罐中，并向浸提罐中加入水，進(jìn)行第二次浸提，加入的水的重量是濾渣重量的3-5倍，開啟浸提罐進(jìn)行攪拌，在常溫下需攪拌1-5小時(shí)；充分?jǐn)嚢韬?，從浸提罐中放料，將料進(jìn)行第二次離心分離， 分離后得到二次濾液和濾渣，濾渣送去三廢處理；將一次濾液和二次濾液一起送入結(jié)晶釜， 在10-20°C條件下冷卻結(jié)晶3-4小時(shí)；冷卻結(jié)晶好后，從結(jié)晶釜中放料，將料進(jìn)行第三次離心分離，分離后得到濾餅和母液，濾餅即為納他霉素，母液回收后，可在下一次納他霉素的生產(chǎn)工藝中的使用。多次浸提、離心分離，使得納他霉素的產(chǎn)量達(dá)到6g/L以上，并且將母液回收利用，節(jié)省資源。納他霉素(Natamycin)也稱游鏈霉素(Pimaricin)，是一種廣譜抗真菌的天然生物防霉劑，對(duì)酵母菌和霉菌有高度抑制作用，其能力比現(xiàn)有的任何防腐劑都強(qiáng)，同時(shí)還能阻止真菌毒素的形成。與其它抗菌成分相比，納他霉素對(duì)哺乳動(dòng)物細(xì)胞的毒性極低，1982年美國FDA正式批準(zhǔn)納他霉素作為食品防腐劑，幾十年來，由于納他霉素優(yōu)良的抗菌性及安全性，己經(jīng)被歐美國家廣泛應(yīng)用于食品工業(yè)和醫(yī)藥上，而飼料上和農(nóng)藥上的應(yīng)用也在不斷的推廣之中。納他霉素是通過生物發(fā)酵技術(shù)來實(shí)現(xiàn)，開發(fā)的是綠色的食品添加劑，對(duì)加強(qiáng)食品安全，提高人們的生活質(zhì)量有著十分重要的意義。該產(chǎn)品應(yīng)用在肉制品、乳制品等產(chǎn)業(yè)的加工，又利于提升這些產(chǎn)業(yè)的加工水平，有利于提高這些產(chǎn)業(yè)在國內(nèi)外市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力。本發(fā)明開發(fā)的產(chǎn)品為綠色的食品添加劑，對(duì)人類和環(huán)境友好。在生產(chǎn)過程中，產(chǎn)生的一定量的廢渣直接用于飼料原料；產(chǎn)生的廢水，通過活性污泥法進(jìn)行生物處理，完全可以達(dá)到國家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)；無其他有害的氣體產(chǎn)生。
權(quán)利要求
1. 一種納他霉素的生產(chǎn)工藝，其特征在于包括以下步驟A、將水和培養(yǎng)基裝入罐體內(nèi)，并將罐體封好，加入的水的量為罐體容積的50-80%，培養(yǎng)基的量是水的量的20-50% ；B、將封好的罐體放入大滅菌鍋內(nèi)滅菌，滅菌時(shí)的溫度為110-121°C，需要20-60分鐘；C、待罐體冷卻后，連接罐體上的通氣管進(jìn)行通氣，同時(shí)打開罐體電源，并預(yù)先設(shè)置溫度和攪拌速度，溫度為35-45°C，攪拌速度為5-15轉(zhuǎn)/分鐘，將預(yù)搖好的菌種加入罐體發(fā)酵，在 45°C的條件下發(fā)酵1-5天；D、將發(fā)酵后的發(fā)酵液送入分離裝置中進(jìn)行分離，得到濾液和濾餅，濾液送去三廢處理；E、濾餅送入浸提罐中，并向浸提罐中加入水，進(jìn)行第一次浸提，加入的水的重量是濾餅重量的2-5倍，開啟浸提罐進(jìn)行攪拌，在常溫下需攪拌2-5小時(shí)；F、充分?jǐn)嚢韬?，從浸提罐中放料，將料進(jìn)行第一次離心分離，分離后得到一次濾液和濾渣；G、濾渣再次送入浸提罐中，并向浸提罐中加入水，進(jìn)行第二次浸提，加入的水的重量是濾渣重量的3-5倍，開啟浸提罐進(jìn)行攪拌，在常溫下需攪拌5小時(shí)；H、充分?jǐn)嚢韬?，從浸提罐中放料，將料進(jìn)行第二次離心分離，分離后得到二次濾液和濾渣，濾渣送去三廢處理；I、將所述的一次濾液和二次濾液一起送入結(jié)晶釜，在10-20°C條件下冷卻結(jié)晶3-4小時(shí)；J、冷卻結(jié)晶好后，從結(jié)晶釜中放料，將料進(jìn)行第三次離心分離，分離后得到濾餅和母液，濾餅即為納他霉素。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種納他霉素的生產(chǎn)工藝，其特征在于步驟A中的所述培養(yǎng)基包括葡萄糖、大豆蛋白胨、玉米淀粉、酵母粉。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種納他霉素的生產(chǎn)工藝，其特征在于步驟C中的所述菌種為納塔爾鏈霉菌和恰他努加鏈霉菌。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種納他霉素的生產(chǎn)工藝，其特征在于步驟J中的所述母液回收后，可在下一次納他霉素的生產(chǎn)工藝中的使用。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種納他霉素的生產(chǎn)工藝，包括以下步驟將水和培養(yǎng)基裝入罐體內(nèi)；將罐體放入大滅菌鍋內(nèi)滅菌；將預(yù)搖好的菌種加入罐體發(fā)酵；將發(fā)酵后的發(fā)酵液進(jìn)行分離，得到濾液和濾餅；濾餅送入浸提罐中，并向浸提罐中加入水，進(jìn)行第一次浸提；充分?jǐn)嚢韬?，從浸提罐中放料，將料進(jìn)行第一次離心分離，分離后得到一次濾液和濾渣；濾渣再次送入浸提罐中，并向浸提罐中加入水，進(jìn)行第二次浸提；充分?jǐn)嚢韬?，從浸提罐中放料，將料進(jìn)行第二次離心分離，分離后得到二次濾液和濾渣；將一次濾液和二次濾液一起送入結(jié)晶釜；冷卻結(jié)晶好后，從結(jié)晶釜中放料，將料進(jìn)行第三次離心分離，分離后得到濾餅和母液。本發(fā)明具有產(chǎn)量高、安全、綠色的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)C12P19/62GK102242170SQ20111010192
公開日2011年11月16日 申請(qǐng)日期2011年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月22日
發(fā)明者許衛(wèi)東 申請(qǐng)人:南通奧凱生物技術(shù)開發(fā)有限公司