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摘要：春雷霉素是农用抗菌素类杀菌剂，作为一种生物农药，发酵生产过程中，接种时间、接种量、pH 控制、碳源的选择等参数的选择，对生产效率产生很大的影响，本文通过对一些参数的研究，优化生产工艺，提高产出率。
关键词：春雷霉素；工艺优化
一、春雷霉素概述
春雷霉素（Kasugamycin）又称春日霉素、加收米、加瑞农等，是1963年4月从日本奈良县春日神社境内的土壤中分离得到的一种放线菌所产生的氨基糖苷类抗菌素，其产生菌为小金色链霉菌。中国科学院微生物所于1970年研制成功并命名为春雷霉素。
春雷霉素是农用抗菌素类杀菌剂，具有很强的内吸渗透性，同时具有预防和治疗作用，其治疗作用更为显著。春雷霉素通过干扰病原菌氨基酸代谢的酯酶系统，破坏蛋白质的生物合成，抑制菌丝的生长并造成细胞颗粒化，使病原菌失去繁殖和侵染能力，从而达到杀死病原菌、防治病害的目的。
作为一种生物农药，春雷霉素在防治稻瘟病上有特效。经多年使用，防效一般均在85%以上，有的地方高达90%。春雷霉素不仅用于防治稻瘟病，还用于防治番茄叶霉病、溃疡病、黄瓜角斑病、枯萎病、炭疽病、柑桔溃疡病、辣椒疮痂病等，效果十分明显。特别是因其对人畜无毒、无残留、无污染，符合现代环保要求，适合生产蔬菜等绿色食品使用，倍受欢迎，被中国绿色食品发展中心推荐为AA级绿色食品生产资料，被农业部列为无公害农产品生产推荐农药，被上海市列为蔬菜标准化工程首推杀菌剂。它低残留、无公害等绿色特点，现在为国内外农药发展的主要方向。
二、春雷霉素的生产工艺
抗生素在发酵过程中受诸多因素影响，且各因素相互制约。掌握发酵代谢规律、微生物与其周围环境的相互关系等手段，可以操控代谢，达到提高产物的目的。通过分析我们发现，目前影响单位提高主要有以下几个方面：首先是碳源的选择不合理，发酵过程中以玉米油为碳源的发酵代谢水平低，通过选择新的碳源来提高代谢水平；其次是菌种在稳定的 pH 范围下适宜生长，有利于提高发酵单位。再次，选择新碳源后，其他发酵条件相应进行了调整，以达到生产工艺的优化。
主要技术参数
1.技术指标：发酵水平：9±1g/l，最高13g/l；发酵时间：168±24小时；收率：≥80%，有效成分含量：≥65%（粉）
2. 发酵参数：补料分批发酵、间歇时间（h）、发酵周期（h）、发酵体积（m3）、放罐体积 （m3）、单产（kg）、最终产品浓度（kg/m3）、最大通风（VVM）。
（二）工艺优化过程
1.材料准备
菌种。春雷霉素小金色链霉菌。
培养基。一级种子培养基：高温黄豆饼粉、NaCl、KH2PO4、酵母粉、饴糖、消沫剂、消后体积300L，消前调pH6.0以上。
二级种子培养基：高温黄豆饼粉、NaCl 、KH2PO4、酵母粉、饴糖、消沫剂， 消后体积6m3，消前调pH6.0 以上，28摄氏度培养。
发酵培养基：低温饼粉、 NaCl 、 KH2PO4、玉米浆、饴糖、消沫剂、计算体积42m 3，消前调pH6.2-6.4 。
2.工艺过程
采用一二级种子罐同步连消，发酵罐单独灭菌的方法。连消温度由 123℃降至 122℃，防止破坏培养基，保证种子质量和及时移种，相对延长了抗生素分泌期，提高发酵水平。
培养条件。一级种子培养：在 700L 种子罐中按配比加入培养基，灭菌温度 120-121℃保温30分钟，降温至 28℃接种进行一级种子培养，搅拌转速270rpm/min ，通气量 30m3 /h，取样测量菌丝量和pH，接种到二级种子罐内。二级种子培养：在11m3种子罐中按配比加入培养基，灭菌温度 121-122℃保温30分钟，降温至 28℃接种进行二级种子培养，搅拌转速 170rpm/min ，取样测量菌丝量和pH接种到发酵罐内。
发酵培养。在 62m3种子罐中按配比加入培养基，灭菌温度 121-123℃保温30分钟，降温至28℃接种进行发酵培养，根据代谢情况进行搅拌，转速140rpm/min。
接种量、接种周期的最优选择。春雷霉素采用三级发酵，分别将一级种子和二级种子的生长周期和种子量进行了分批对比，从而确定最优值。春雷种子罐周期为26h，通过显微镜观察，发现种子罐种龄延长2-3小时，菌丝会染色浅、细碎、中罐放罐前甚至会自溶。
（二）代谢培养
1. 以饴糖代替玉米油作为主要碳源。在生产中我们发现，在以玉米油作为主要碳源的代谢过程中，代谢变化不明显，而以饴糖为主要碳源，糖的代谢变化明显。发酵单位的增长情况与现有碳源代谢情况无必要关联，而与还原糖的代谢有重要关联。我们认为，以补糖代替补油是提高发酵单位的重要原因。
2.控制发酵过程中临界和最适pH值。在生产过程中，春雷霉素发酵的合适pH范围为 6.3-6.8。通过通氨和补糖共同调节pH。在注意春雷霉素自身稳定性的同时有效提高了发酵效价。以pH 在6.8左右就放罐，我们在试验中观察到，pH不超过6.7发酵稳定，且发酵过程中pH越稳定，发酵单位就越高，我们把设定pH6.7为临界值，并且将pH细化在6.3-6.7 范围内，将放罐各项指标进行有效控制，使发酵更加稳定。
三、结论
研究结果表明：在春雷霉素发酵过程中，春雷种子罐最适周期一级种子为26h ，二级种子为24h ，用补料糖水代替补料油后不仅成本下降，而且发酵体积增大，发酵总亿也会相应的增加。在补充碳源的同时补加玉米油，pH控制在6.3-6.7范围内，同时设定临界pH值，将放罐各项指标进行精确控制，有效保证了发酵水平。
参考文献：
[1]刘晓霞，朱琛琛，张晓洁，邓子新，白林泉，蒋明.春雷霉素低产和高产菌株的比较基因组分析[J].基因组学与应用生物学，2018，（07）：2850-2865.
[2]张泽生，祖玉姣，余悦，雷萌萌，董硕，田欢，杨帅，孙东.响应面法优化春雷霉素发酵培养基及培养条件[J].中国抗生素杂志，2014，（08）：584-589.
[3]付桂杰，刘俊芳，王海慧，黄秀果，曹凤娟，张怡轩.氮离子注入法选育春雷霉素高产菌株和生产发酵[J].沈阳药科大学学报，2013，（12）：977-981.
（作者单位：華北制药华胜有限公司）
关键词：春雷霉素；工艺优化
一、春雷霉素概述
春雷霉素（Kasugamycin）又称春日霉素、加收米、加瑞农等，是1963年4月从日本奈良县春日神社境内的土壤中分离得到的一种放线菌所产生的氨基糖苷类抗菌素，其产生菌为小金色链霉菌。中国科学院微生物所于1970年研制成功并命名为春雷霉素。
春雷霉素是农用抗菌素类杀菌剂，具有很强的内吸渗透性，同时具有预防和治疗作用，其治疗作用更为显著。春雷霉素通过干扰病原菌氨基酸代谢的酯酶系统，破坏蛋白质的生物合成，抑制菌丝的生长并造成细胞颗粒化，使病原菌失去繁殖和侵染能力，从而达到杀死病原菌、防治病害的目的。
作为一种生物农药，春雷霉素在防治稻瘟病上有特效。经多年使用，防效一般均在85%以上，有的地方高达90%。春雷霉素不仅用于防治稻瘟病，还用于防治番茄叶霉病、溃疡病、黄瓜角斑病、枯萎病、炭疽病、柑桔溃疡病、辣椒疮痂病等，效果十分明显。特别是因其对人畜无毒、无残留、无污染，符合现代环保要求，适合生产蔬菜等绿色食品使用，倍受欢迎，被中国绿色食品发展中心推荐为AA级绿色食品生产资料，被农业部列为无公害农产品生产推荐农药，被上海市列为蔬菜标准化工程首推杀菌剂。它低残留、无公害等绿色特点，现在为国内外农药发展的主要方向。
二、春雷霉素的生产工艺
抗生素在发酵过程中受诸多因素影响，且各因素相互制约。掌握发酵代谢规律、微生物与其周围环境的相互关系等手段，可以操控代谢，达到提高产物的目的。通过分析我们发现，目前影响单位提高主要有以下几个方面：首先是碳源的选择不合理，发酵过程中以玉米油为碳源的发酵代谢水平低，通过选择新的碳源来提高代谢水平；其次是菌种在稳定的 pH 范围下适宜生长，有利于提高发酵单位。再次，选择新碳源后，其他发酵条件相应进行了调整，以达到生产工艺的优化。
主要技术参数
1.技术指标：发酵水平：9±1g/l，最高13g/l；发酵时间：168±24小时；收率：≥80%，有效成分含量：≥65%（粉）
2. 发酵参数：补料分批发酵、间歇时间（h）、发酵周期（h）、发酵体积（m3）、放罐体积 （m3）、单产（kg）、最终产品浓度（kg/m3）、最大通风（VVM）。
（二）工艺优化过程
1.材料准备
菌种。春雷霉素小金色链霉菌。
培养基。一级种子培养基：高温黄豆饼粉、NaCl、KH2PO4、酵母粉、饴糖、消沫剂、消后体积300L，消前调pH6.0以上。
二级种子培养基：高温黄豆饼粉、NaCl 、KH2PO4、酵母粉、饴糖、消沫剂， 消后体积6m3，消前调pH6.0 以上，28摄氏度培养。
发酵培养基：低温饼粉、 NaCl 、 KH2PO4、玉米浆、饴糖、消沫剂、计算体积42m 3，消前调pH6.2-6.4 。
2.工艺过程
采用一二级种子罐同步连消，发酵罐单独灭菌的方法。连消温度由 123℃降至 122℃，防止破坏培养基，保证种子质量和及时移种，相对延长了抗生素分泌期，提高发酵水平。
培养条件。一级种子培养：在 700L 种子罐中按配比加入培养基，灭菌温度 120-121℃保温30分钟，降温至 28℃接种进行一级种子培养，搅拌转速270rpm/min ，通气量 30m3 /h，取样测量菌丝量和pH，接种到二级种子罐内。二级种子培养：在11m3种子罐中按配比加入培养基，灭菌温度 121-122℃保温30分钟，降温至 28℃接种进行二级种子培养，搅拌转速 170rpm/min ，取样测量菌丝量和pH接种到发酵罐内。
发酵培养。在 62m3种子罐中按配比加入培养基，灭菌温度 121-123℃保温30分钟，降温至28℃接种进行发酵培养，根据代谢情况进行搅拌，转速140rpm/min。
接种量、接种周期的最优选择。春雷霉素采用三级发酵，分别将一级种子和二级种子的生长周期和种子量进行了分批对比，从而确定最优值。春雷种子罐周期为26h，通过显微镜观察，发现种子罐种龄延长2-3小时，菌丝会染色浅、细碎、中罐放罐前甚至会自溶。
（二）代谢培养
1. 以饴糖代替玉米油作为主要碳源。在生产中我们发现，在以玉米油作为主要碳源的代谢过程中，代谢变化不明显，而以饴糖为主要碳源，糖的代谢变化明显。发酵单位的增长情况与现有碳源代谢情况无必要关联，而与还原糖的代谢有重要关联。我们认为，以补糖代替补油是提高发酵单位的重要原因。
2.控制发酵过程中临界和最适pH值。在生产过程中，春雷霉素发酵的合适pH范围为 6.3-6.8。通过通氨和补糖共同调节pH。在注意春雷霉素自身稳定性的同时有效提高了发酵效价。以pH 在6.8左右就放罐，我们在试验中观察到，pH不超过6.7发酵稳定，且发酵过程中pH越稳定，发酵单位就越高，我们把设定pH6.7为临界值，并且将pH细化在6.3-6.7 范围内，将放罐各项指标进行有效控制，使发酵更加稳定。
三、结论
研究结果表明：在春雷霉素发酵过程中，春雷种子罐最适周期一级种子为26h ，二级种子为24h ，用补料糖水代替补料油后不仅成本下降，而且发酵体积增大，发酵总亿也会相应的增加。在补充碳源的同时补加玉米油，pH控制在6.3-6.7范围内，同时设定临界pH值，将放罐各项指标进行精确控制，有效保证了发酵水平。
参考文献：
[1]刘晓霞，朱琛琛，张晓洁，邓子新，白林泉，蒋明.春雷霉素低产和高产菌株的比较基因组分析[J].基因组学与应用生物学，2018，（07）：2850-2865.
[2]张泽生，祖玉姣，余悦，雷萌萌，董硕，田欢，杨帅，孙东.响应面法优化春雷霉素发酵培养基及培养条件[J].中国抗生素杂志，2014，（08）：584-589.
[3]付桂杰，刘俊芳，王海慧，黄秀果，曹凤娟，张怡轩.氮离子注入法选育春雷霉素高产菌株和生产发酵[J].沈阳药科大学学报，2013，（12）：977-981.
（作者单位：華北制药华胜有限公司）