调控游动放线菌Actinoplanes species的微生物代谢

技术领域

本发明涉及生物化工领域，更具体地说是涉及通过调控微生物代谢来制备高单位阿卡波糖的方法。

背景技术

阿卡波糖(Acarbose)，化学名：O-4，6-双脱氧-4-[(1S，4R，5S，6S)4，5，6-三羟基-3-(羟甲基)-2-环己烯基-1-氨基]-a-D-吡喃葡萄糖基-(1→4)-O-a-D-吡喃葡萄糖基-(1→4)-D-吡喃葡萄糖，是由游动放线菌Actinoplanes species.产生的代谢产物，主要用于II型糖尿病的治疗。

在工业上采用调控游动放线菌Actinoplanes species微生物代谢，即发酵法制备阿卡波糖。微生物发酵法一般采用的补料方式为周期补料，每隔一天补入一次料，一个发酵周期约8天左右时间，也即在一个发酵周期内补3-4次料。这种补料方式存在着较大的弊端，由于是一次性补入碳源、氮源及其他必需的基质，会造成短时间内营养物质浓度过高，这会使菌体向大量繁殖菌丝体的方向发展，使营养成分主要消耗在菌丝生长上，使产物合成阶段缩短，最后代谢产物产出量减少。经过改进还可以采用计量罐式补料法进行补料，这种方法虽然可以消除周期补料因一次性补入大量营养物质产生的营养物质浓度过高对菌丝生长产生的压制现象，但此补料方式仍存在一定缺陷，即在整个补料周期内恒速补入相同量的基质，而忽视了菌体在代谢过程中处于的各个阶段消耗的实际情况，较之周期补料，采用计量罐式补料阿卡波糖的发酵单位虽有提高，但未尽人意。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中因调控微生物代谢的缺陷而引起的发酵单位低，提供一种发酵水平高，生产成本低，易于工业化生产的阿卡波糖发酵培养方法。

本发明提供了一种调控游动放线菌Actinoplanes species的微生物代谢制备阿卡波糖的方法，其特征是采用计算机自动变速补料法。

本发明所提供的制备方法是：从发酵中前期，约40-48小时开始计算机自动补料，每分钟补3-4L料液；持续至84-92小时开始调整补料量，调整至每分钟补1-2L料液。

在发酵中前期，由于菌体处于对数生长期，基质的消耗速率很大，对料的需求较大，所以设置为每分钟3-4L料液；在发酵中后期，由于菌体进入生长平稳期及衰退期，菌体的生长速率减缓，基质消耗的速率也相应减缓，从84-92小时开始调整补料量，减少补料量至每分钟补1-2L料液。

经试验对比，优选的是计算机从发酵44-46小时开始补料，每分钟补3.5L料液；持续至86-88小时开始调整补料量，减少至补1.5L料液。

通过试验发现采用自动变速补料的方法通过连续少量补入营养物质，使培养基内始终保持养分平衡，提供阿卡波糖合成阶段足够而又不过剩的养料，使产品的发酵单位有了明显的提高。

通过试验数据的统计，在其他补料条件相同的情况下，使用不同的补料方式，对最后产品的发酵单位(60吨发酵罐)会有明显的区别，见下表：

由上表可知，在大生产中采用连续自动恒速补料方式比周期补料方式最后的放罐单位高出约1400μg/ml，而采用连续自动变速补料方式则比连续自动恒速补料方式高约800μg/ml。

由此可见，用连续自动恒速补料方式比周期补料方式要好，而采用连续自动变速补料方式是更适合于阿卡波糖发酵的工业生产。

从上表中，也可以看出，本发明所公开的调控游动放线菌Actinoplanesspecies微生物代谢的方法，还可以减少培养基的量。例如，一个60吨的发酵罐，采用周期补料时每次需补入4吨料，一个发酵周期需补入16吨左右的料；采用连续自动恒速补料一个发酵周期补入15吨左右料；连续自动变速补料一个发酵周期补入13.5吨左右料。由于补料培养基中各种原材料的比例固定，因此相比之下采用连续自动变速补料方式更为节省原材料。采用连续自动变速补料法，一方面发酵水平提高，另一方面原材料成本节约，因此连续自动变速补料更适合阿卡波糖的工业生产。

本发明所提供的连续自动变速补料与连续自动恒速补料设备相同，均采用计算机集散控制系统，通过控制自动隔膜阀的定时开启与关闭来控制补料量，从而达到按需补料的目的。

本发明所提供的通过自动变速补料调控微生物代谢制备阿卡波糖，发酵水平高，节约原料，生产成本低，不需要改动原有设备，易于工业化生产。