[发明专利]基于耗氧速率OUR为控制参数的利福霉素SV的发酵生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利福霉素SV的发酵生产方法，具体是一种基于耗氧速率OUR为控制参数的利福霉素SV的发酵生产方法，特别与利福霉素SV发酵生产中的过程控制有关。

背景技术

利福霉素类抗生素是由地中海链丝菌产生的一类抗生素，它具有广谱抗菌作用，对结核杆菌、麻风杆菌、链球菌、肺炎球菌等革兰氏阳性细菌，特别是耐药性金黄色葡萄球菌的作用都很强。对某些革兰氏阴性菌也有效。利福霉素类药物有：利福霉素B二乙酰胺、利福平等。目前在临床应用的有利福平、利福喷汀及利福布汀。这些药物的直接前体都是利福霉素SV。在现行的利福霉素SV批培养发酵工艺中，大多仅仅采用pH、DO、温度等作为控制策略的依据和手段。这些参数大多数情况仅仅能反应出设备的性能或者操作条件，而不能实时的、真实的反应出微生物的生理状态。利福霉素发酵过程属于耗氧发酵，供氧对生产菌株的生长和产物形成有着重要的影响。在利福霉素发酵过程中，必须提供合适的搅拌和通气，菌体才能繁殖和积累所需代谢产物。此外，在不同发酵阶段的菌体的需氧量是不同的，发酵液的供氧能力的大小直接影响微生物的酶的活性、代谢途径及产物产量。因此研究供氧大小对发酵的影响及控制对提高生产效率，改善产品质量等都有重要意义。一般的耗氧发酵过程均控制较高的供氧以避免氧限制的发生，在这种情况下可以以溶解氧浓度（Dissolved Oxygen，简称DO）来表征供氧水平，通过控制搅拌转速和空气流量可以有效的控制DO。溶氧水平受供氧速率（OTR）和耗氧速率（OUR）两方面影响。其中OTR的影响因素主要有发酵液的流变特性和操作参数，例如流量、搅拌转速、搅拌浆型等。与DO和OTR不同的是，OUR是一个典型的生理参数，能反应出微生物真实的耗氧情况。通常来说，发酵一般会将溶氧水平控制在临界氧以上，否则，氧供应就会成为限制性因素，OUR就会随着OTR的变化而变化，这种情况一般是不利于发酵进行的。另一个比较重要的生理参数是呼吸商（RQ），RQ是二氧化碳释放速率（CER）和OUR的比值。RQ会随着代谢途径和通量的变化而变化，换句话就是，通过RQ可以实时在线的监控发酵过程中微生物的代谢状态。

已报道的利福霉素SV发酵相关的技术研究主要集中在通过基因工程改造技术来提高利福霉素的生产水平，或通过菌种诱变处理、简单的氮源和磷酸盐浓度的单因素优化调整实验来考察其对产物合成的影响，也有的专利文献报道采用通过调整过程的补料速率来优化发酵生产过程。这些技术只是从单因素的考察角度来研究对利福霉素SV发酵的影响，当然为生产水平的提升也起到了一定的作用，但这些研究缺乏从菌体的动态生理代谢过程的角度分析生物代谢过程，都没有找到合适的办法来考察和控制发酵过程中对利福霉素SV发酵影响最重要的氧消耗水平，以达到提高产能的目的。发酵生产过程中不足或过度的氧供应水平控制，会严重影响生产工艺的稳定性，带来生产成本高、产率低、合格率低等问题。

通过检索，发明人查到了以下相关专利文献：CN103184260A公开了一种高含量红霉素B发酵液的发酵方法，该发酵方法是在以红色链霉菌为菌种发酵生产红霉素的过程中，控制发酵液的通气量和搅拌转速使发酵液的溶解氧含量保持在0~15%。通过在温度31~37℃，pH在6.7~7.3的发酵体系中，控制通入无菌空气的通气比和搅拌转速来控制发酵过程中的溶解氧含量，使代谢途径发生改变，从而有效提高红霉素B的积累，提高发酵液中红霉素B的含量，为提纯红霉素B提供原料。CN102660598A公开了一种提高利福霉素SV发酵产量的方法。在发酵培养的过程中，将终浓度为0.2~0.5g/L的乙二酸盐、2~5mL/L的豆油无菌补入发酵培养地中海拟无枝酸菌周期在60~80h的发酵罐内。CN102703541A公开了一种提高利福霉素SV发酵产量的补料方法，在发酵培养的过程中，将终浓度为0.3~0.8g/L的丙氨酸、2~5mL/L的豆油和3~20mg/L的磷霉素钠或终浓度为0.3~0.8g/L的丙氨酸、2~5mL/L的豆油和3~20mg/L的磷霉素氨丁三醇无菌补入发酵培养地中海拟无枝酸菌周期在60~80h的三级发酵罐内，培养结束时利福霉素SV效价平均提高17.0%。以上这些专利文献对于本发明如何能稳定提高发酵生产水平、使得利福霉素SV的产量得到提高，并未给出具体的技术指导方案。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种基于耗氧速率OUR为控制参数的利福霉素SV的发酵生产方法，该生产方法能稳定提高发酵生产水平，使得利福霉素SV的产量得到提高。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：