[发明专利]卡那霉素菌渣无害化处理方法及在制备卡那霉素上的应用

说明书

技术领域

本发明涉及抗生素发酵技术领域，具体涉及一种卡那霉素发酵菌渣无害化处理方法及在制备卡那霉素上的应用。

背景技术

我国是世界最大的抗生素原料药生产与出口大国，年产量已达20多万吨，约占全球市场总量的70%以上，其中青霉素工业盐、头孢菌素、土霉素和链霉素的年产量分别占全球产量的75%、80%、90% 和90%。发酵生产品种包括青霉素类、头孢菌素类、β-内酰胺酶抑制剂类、氨基糖苷类、四环素类、大环内酯类、喹诺酮类、抗结核类、抗病毒类等原料药，品种达180多个，生产企业120多家，产值600多亿元。

据估算，每生产1吨抗生素约产生8-10吨湿菌渣，我国每年将产生近200万吨的抗生素湿菌渣。菌渣主要包含微生物菌丝体、未代谢利用完的培养基残渣或其降解物、发酵过程中产生的代谢产物、无机盐、各类生长因子、以及抗生素产物及其降解物，甚至还有抗生素提取过程中添加的絮凝剂、酸化剂、助滤剂、残留溶剂等物质。具有高蛋白、高能量、低纤维等特点，含水率约为79%-92%、粗蛋白含量为30%-40%、粗脂肪为10%-20%。不同生产厂家由于配方、发酵工艺及菌渣加工工艺不同，会有一些波动。菌渣含有抗生素毒物，具有潜在环境危害，且有机物含量高，可引起二次发酵，颜色变黑，产生恶臭味，引来大量苍蝇，环境十分恶劣。早期，企业常将菌渣干燥成水分小于10%的干品，做成动物饲料或有机肥料，因菌渣中残留抗生素及其降解物，农作物或喂养动物经富集，直接影响到人类健康，而且诱导环境微生物产生耐药性，造成巨大潜在威胁。为此，2002年2月农业部、卫生部、国家药品监督管理局第176号公告，把抗生素菌渣列入禁止在饲料和动物饮用水中使用的药物品种目录中，这种处理方法已成非法。部分企业将其当作普通垃圾直接用泥土填埋，但2008 年修订后的《国家危险废物名录》，规定抗生素菌渣等化学药品原料药生产过程中的培养基废物，须按危险废物进行管理。

随着抗生素生产的发展和环保要求提高，菌渣处理问题日益突出，许多企业只能将菌渣干燥封存无法解决，这样既增加了占地面积，又增加了二次污染的可能，生产成本和环境压力大大提高。急需低成本，高效益的菌渣资源化处置技术。菌渣焚烧和采用污水处理系统或沼气发酵，虽可以解决污染问题，但成本大，且浪费了菌渣中所含的高蛋白资源。

利用现代微生物技术对抗生素菌渣进行无害化发酵处理，将残留的抗生素成分完全或大部分降解去除，而保留菌渣中的高价值蛋白资源，然后替代抗生素生产中价格高的蛋白质原材料，使其营养物质最大化利用，实现有毒的菌渣在生产过程循环，无需运出厂污染环境，又节约高蛋白原材料的用量，取得环境和经济效益最佳。前期，中国专利CN101935682B（头孢菌素C菌渣的套用方法）和CN101134976B（循环发酵生产井冈霉素的方法）等直接将菌渣作为部分发酵原材料用于相应抗生素生产，但大部分抗生素菌株发酵不能直接利用未处理菌渣，少部分抗生素菌株发酵可直接利用未处理菌渣但发酵效价较低，无实际工业化生产意义，因此难以推广；CN101126064B(红霉素菌渣的生物改性方法及再利用)和CN100566864（林可霉素菌渣的处理方法）分别公告了用微生物或酶处理菌渣的方法，再供抗生素生产，进行了一些探索，但因不同抗生素毒性和稳定性差异巨大，不同菌渣的组成结构也各异，菌渣生物加工微生物种类和工艺也需要大量研究确定。

卡那霉素是一种对金黄色葡萄球菌、结核杆菌、大肠杆菌、产气杆菌、痢疾杆菌和沙门氏菌等都有较强抑菌作用的氨基糖苷类抗生素，毒性远比大环内酯类的红霉素等和头孢菌素类的青霉素、头孢霉素等大。我国是卡那霉素的主要生产国，约占全球总产量的90%左右，由于氨基糖苷类抗生素毒性比较大，其处理复杂程度和对环境危害性更大，但至今未见卡那霉素菌渣减毒或资源化应用的相关报道。我国每年产生数万吨的菌渣难以处理，而黄豆饼粉又是生产卡那霉素的最大宗原料，如何将卡那霉素菌渣进行有效处理并替代黄豆饼粉是未解决的难题。

发明内容

本发明的目的就是要将卡那霉素生产过程产生的大量菌渣进行无害化处理，并替代黄豆饼粉用于卡那霉素的再生产。

为实现本发明目的所采用的技术方案如下：

1、固体发酵菌种制备

用新鲜卡那霉素菌渣、添加新鲜卡那霉素菌渣1～2.5%重量的酵母汁、新鲜卡那霉素菌渣2～5%重量的蔗糖和新鲜卡那霉素菌渣15～20%重量的米糠，加水混匀，混匀后总含水量控制在45～55%；自然发酵65～78 h，制成固体发酵菌种。