專利名稱：一種利用發酵廢水與補糖工藝相結合生產阿維菌素的方法
技術領域：
本發明屬于生物發酵技術與廢水處理技術領域，具體涉及一種利用發酵廢水與補 糖工藝相結合生產阿維菌素的方法。
背景技術：
阿維菌素是目前最為有效的生物驅蟲劑之一，具有高效低毒等特點，在醫藥、農 業和畜牧業生產上具有良好的應用價值和市場前景。從1975年發現阿維菌素以來，阿維 菌素的生產工藝得到不斷的改善，目前國內大部分企業阿維菌素發酵生產水平仍維持在 4000-50001! g/mL，與國外發酵水平還有一定差距。從現有的技術來看，提高阿維菌素的發 酵水平主要通過菌種改造和補糖工藝優化。浙江升華拜克生物有限公司采取補糖工藝提高 阿維菌素的方法已取得了明顯的效果，然而，在阿維菌素生產過程中，勢必產生大量高濃度 廢水，其主要成份為發酵殘存的培養基，菌絲體和發酵過程中產生的代謝產物，以及提取過 程中加入的有機溶劑，此外還有對微生物有毒害作用的阿維菌素等。這些廢水不僅對周圍 環境造成了嚴重污染，并在一定程度上制約了阿維菌素生產企業的健康發展，并大大增加 了阿維菌素的生產成本。近年來，隨著我國對環境治理的重視，要求生產廠家對廢水排放進 行處理越來越嚴格，然而廢水處理設備投資及處理成本非常高，眾多企業不堪重負。因此， 如何既有效處理阿維菌素發酵廢水又能充分利用其中的營養成分資源，已成為企業研究的 重要課題之一。阿維菌素發酵廢液在我國每年的排放量達500萬噸以上，其中發酵廢水中的 COD含量高達2-4萬mg/L，總氮含量2 %，是高濃度毒性有機廢水。由于阿維菌素發酵 廢水有機物氮源含量較高，含有大量的氨基氮，硫酸根等，如能對阿維菌素發酵廢水適當 處理，可回收利用，變廢為寶。據報道趙洪娟.來源于微生物的易揮發性的物質—— geosmin.國外醫藥抗生素分冊 2001年5月第22卷第3期；David E. Cane, Haruo Ikeda etc. Geosmin Biosynthesis in Streptomyces avermitilis. Molecular Cloning, Expression, and Mechanistic Study of the Germacradienol/Geosmin Synthase ； T.Rezanka, J.Votruba. Fermentation odor and bioprocess scale-up.Bioprocess Engineering. 19 (1998) 159-160，在阿維鏈霉菌的發酵培養基中添加適量的阿維菌素發酵 液的上清液，可獲得比對照組更高產量的avermectin，這主要是一些氣味物質(Geosmin) 在極低濃度下調控微生物生理代謝，從而提高阿維菌素的產量。據此原理，阿維菌素發酵廢 水中除含有大量可利用的碳源和氮源外，還含有一些可刺激阿維鏈霉菌合成阿維菌素的氣 味物質或代謝中間體，因此，為了既能減少阿維菌素發酵廢水排放對環境的污染，又能充分 利用其中的有效物質，采用阿維菌素發酵過程回收利用部分發酵廢水與補糖工藝結合的方 法生產阿維菌素，取得了令人滿意的結果。
發明內容
針對現有技術存在的問題，本發明的目的在于設計提供一種利用發酵廢水與補糖工藝相結合生產阿維菌素的技術方案，該方法有效地阿維菌素發酵廢水的回收利用問題， 同時提高了阿維菌素發酵效價。所述的一種利用發酵廢水與補糖工藝相結合生產阿維菌素的方法，其特征在于包 括以下工藝步驟1)將培養好的阿維鏈霉菌種子接種至裝有發酵培養液的發酵罐中進行發酵；2)發酵初期，向上述的發酵培養液中添加滅菌后的阿維菌素發酵處理廢水，阿維 菌素發酵處理廢水的添加量等于發酵罐中發酵培養液的蒸發量；3)發酵100 140小時后，進行補糖操作，即在上述的發酵培養液中流加用阿維菌 素處理發酵廢水配置的葡萄糖溶液，發酵240 260小時后停止補糖；4)發酵270 300小時后發酵結束。所述的一種利用發酵廢水與補糖工藝相結合生產阿維菌素的方法，其特征在于所 述的步驟1)中發酵罐培養溫度為27. 5 28. 5°C，溶氧含量30%以上。所述的一種利用發酵廢水與補糖工藝相結合生產阿維菌素的方法，其特征在于所 述的步驟1)中發酵培養液由阿維菌素發酵處理廢水和自來水配制，發酵培養液中阿維菌 素發酵處理廢水與自來水的體積比為1 2 3。所述的一種利用發酵廢水與補糖工藝相結合生產阿維菌素的方法，其特征在于所 述的步驟2)中發酵70 100小時后一次性添加滅菌后的阿維菌素發酵處理廢水。所述的一種利用發酵廢水與補糖工藝相結合生產阿維菌素的方法，其特征在于所 述的阿維菌素發酵處理廢水是通過以下步驟得到取阿維鏈霉菌經常規發酵5 15天后產 生的廢水，調節廢水pH至5. 0 6. 0，然后加熱至80 100度，繼續加熱10 20分鐘，最 后離心或過濾得到的上清液即為阿維菌素發酵處理廢水。所述的一種利用發酵廢水與補糖工藝相結合生產阿維菌素的方法，其特征在于所 述的步驟3)中發酵120 130小時后，進行補糖操作。所述的一種利用發酵廢水與補糖工藝相結合生產阿維菌素的方法，其特征在于所 述的步驟3)中補糖量為10 20g/天。所述的一種利用發酵廢水與補糖工藝相結合生產阿維菌素的方法，其特征在于所 述的步驟3)發酵245 255小時后停止補糖。所述的一種利用發酵廢水與補糖工藝相結合生產阿維菌素的方法，其特征在于所 述的步驟4)發酵280 290小時后發酵結束。上述的一種利用發酵廢水與補糖工藝相結合生產阿維菌素的方法，設計新穎合 理，與現有技術相比存在以下優點1.采用廢水流加方式，避免廢水回用一次性投入對發酵產生抑制作用；2.流加廢水補充蒸發量，節省了用水，同時利用了廢水；3.流加廢水的同時還能提高發酵單位水平，有報道研究表明，阿維發酵過程中在 適宜的時間加入一定的發酵液能提高阿維發酵效價，主要是利用了發酵液中的氣味物質；4.廢水不用復雜處理，只需簡單加酸加熱處理即可，大大減少了廢水的處理成 本；5.與補糖工藝相結合，大大減少了配糖用水，利用廢水的同時，還同時增加了發酵 體積，提高發酵效價和發酵總億。
具體實施例方式以下結合具體實施例來進一步說明本發明。(1)所用種子培養基的配制(質量與體積比)玉米淀粉3%，酵母粉0.4%，黃豆 餅粉0.8%，淀粉酶0.004% .pH 7.2。阿維鏈霉菌的種子培養在15L發酵罐(上海國強生 化工程裝備有限公司)進行。(2)所用發酵培養液的配制(質量與體積比)玉米淀粉13%，酵母粉1%，豆粕粉 3%和淀粉酶，淀粉酶的加入量使得發酵培養液中還原糖濃度達到1 2% )，pH 7. 2。阿維 鏈霉菌的發酵培養在50L發酵罐(上海國強生化工程裝備有限公司)進行。上述的物質再 由自來水和阿維菌素發酵處理廢水進行配制，自來水和阿維菌素發酵處理廢水的體積比為 2 3 1，最佳配比為3 1。常規發酵的培養液采用100%的自來水進行配制。(3)阿維菌素發酵處理廢水是通過以下方法得到的取阿維鏈霉菌經常規發酵 5 15天后產生的廢水，調節廢水pH至5. 0 6. 0，再加熱到80 100度，繼續加熱10 20分鐘，最后離心或過濾得到的上清液即為阿維菌素發酵處理廢水。(4)阿維菌素發酵處理廢水配置的葡萄糖溶液在100重量份的阿維菌素發酵處 理廢水加入5 10份重量份的葡萄糖，最后達到葡萄糖質量濃度為6% 12%。實施例1 1)將培養好的阿維鏈霉菌種子接種至裝有發酵培養液的50L發酵罐中進行發酵， 發酵罐培養溫度為27. 5°C，適當調節轉速和風量，保證溶氧30%以上，發酵罐的裝料系數 為 70% ；2)發酵初期(即發酵100小時)，向上述的發酵培養液中添加滅菌后的阿維菌素 發酵處理廢水，阿維菌素發酵處理廢水的添加量等于發酵罐中發酵培養液的蒸發量；阿維 菌素發酵處理廢水采用一次性添加蒸發量以每天3% 5%的發酵培養液計算，即每天1 1. 5升，即100小時共加入4 6升阿維菌素發酵處理廢水；3)發酵100小時后，進行補糖操作，即在上述的發酵培養液中流加用阿維菌素發 酵處理廢水配置的葡萄糖溶液，補糖量為15g/天，發酵240小時后停止補糖；4)發酵270小時后發酵結束。最后得到的阿維菌素效價為5920ug/ml。實施例2 1)將培養好的阿維鏈霉菌種子接種至裝有發酵培養液的50L發酵罐中進行發酵， 發酵罐培養溫度為28°C，適當調節轉速和風量，保證溶氧30 %以上，發酵罐的裝料系數為 70% ；2)發酵初期(即發酵70小時)，向上述的發酵培養液中添加滅菌后的阿維菌素 發酵處理廢水，阿維菌素發酵處理廢水的添加量等于發酵罐中發酵培養液的蒸發量，阿維 菌素發酵處理廢水采用一次性添加蒸發量，70小時后加入3 4. 5升阿維菌素發酵處理廢 水；3)發酵120小時后，進行補糖操作，即在上述的發酵培養液中流加用阿維菌素發 酵處理廢水配置的葡萄糖溶液，補糖量為20g/天，發酵250小時后停止補糖；4)發酵290小時后發酵結束。
最后得到的阿維菌素效價為6850ug/ml。實施例3:1)將培養好的阿維鏈霉菌種子接種至裝有發酵培養液的50L發酵罐中進行發酵， 發酵罐培養溫度為28. 5°C，適當調節轉速和風量，保證溶氧30%以上，發酵罐的裝料系數 為 70% ；2)發酵期間，向上述的發酵培養液中添加滅菌后的阿維菌素發酵處理廢水，阿維 菌素發酵處理廢水的添加量等于發酵罐中發酵培養液的蒸發量；3)發酵140小時后，進行補糖操作，即在上述的發酵培養液中流加用阿維菌素發 酵處理廢水配置的葡萄糖溶液，補糖量為10g/天發酵260小時后停止補糖；4)發酵300小時后發酵結束。最后得到的阿維菌素效價為7480ug/ml。實施例4 50升發酵罐裝料系數為70%，即配料35升計。用阿維菌素發酵廢水替代自來水 25%，即使用的阿維菌素處理的發酵廢水為8. 75升。根據發酵經驗，50升發酵罐蒸發量為 每天1. 25升，那么發酵4天的蒸發量為5升。4天后阿維菌素發酵開始采用補糖工藝，每 天補糖體積為1. 25升，連續流加補糖7天，可需體積為8. 75升，此補糖用水全部用發酵廢 水來配置，即為25%。這樣，與補糖工藝相結合起來后，總的阿維發酵廢水替代體積可達到 50%。實例結果數據
權利要求
一種利用發酵廢水與補糖工藝相結合生產阿維菌素的方法，其特征在于包括以下工藝步驟1)將培養好的阿維鏈霉菌種子接種至裝有發酵培養液的發酵罐中進行發酵；2)發酵初期，向上述的發酵培養液中添加滅菌后的阿維菌素發酵處理廢水，阿維菌素發酵處理廢水的添加量等于發酵罐中發酵培養液的蒸發量；3)發酵100～140小時后，進行補糖操作，即在上述的發酵培養液中流加用阿維菌素處理發酵廢水配置的葡萄糖溶液，發酵240～260小時后停止補糖；4)發酵270～300小時后發酵結束。
2.如權利要求1所述的一種利用發酵廢水與補糖工藝相結合生產阿維菌素的方法，其 特征在于所述的步驟1)中發酵罐培養溫度為27. 5 28. 5°C，溶氧含量30%以上。
3.如權利要求1所述的一種利用發酵廢水與補糖工藝相結合生產阿維菌素的方法，其 特征在于所述的步驟1)中發酵培養液由阿維菌素發酵處理廢水和自來水配制，發酵培養 液中阿維菌素發酵處理廢水與自來水的體積比為1 2 3。
4.如權利要求1所述的一種利用發酵廢水與補糖工藝相結合生產阿維菌素的方法，其 特征在于所述的步驟2)中發酵70 100小時后一次性添加滅菌后的阿維菌素發酵處理廢 水。
5.如權利要求1所述的一種利用發酵廢水與補糖工藝相結合生產阿維菌素的方法， 其特征在于所述的阿維菌素發酵處理廢水是通過以下步驟得到取阿維鏈霉菌經常規發酵 5 15天后產生的廢水，調節廢水pH至5. 0 6. 0，然后加熱至80 100度，繼續加熱10 20分鐘，最后離心或過濾得到的上清液即為阿維菌素發酵處理廢水。
6.如權利要求1所述的一種利用發酵廢水與補糖工藝相結合生產阿維菌素的方法，其 特征在于所述的步驟3)中發酵120 130小時后，進行補糖操作。
7.如權利要求1所述的一種利用發酵廢水與補糖工藝相結合生產阿維菌素的方法，其 特征在于所述的步驟3)中補糖量為10 20g/天。
8.如權利要求1所述的一種利用發酵廢水與補糖工藝相結合生產阿維菌素的方法，其 特征在于所述的步驟3)發酵245 255小時后停止補糖。
9.如權利要求1所述的一種利用發酵廢水與補糖工藝相結合生產阿維菌素的方法，其 特征在于所述的步驟4)發酵280 290小時后發酵結束。
全文摘要
一種利用發酵廢水與補糖工藝相結合生產阿維菌素的方法，屬于生物發酵技術與廢水處理技術領域。其包括以下工藝步驟1)阿維鏈霉菌種子發酵培養；2)發酵初期，向上述的發酵培養液中添加滅菌后的阿維菌素發酵處理廢水；3)發酵100～140小時后，進行補糖操作；4)發酵270～300小時后發酵結束。本發明有效地阿維菌素發酵廢水的回收利用問題，同時提高了阿維菌素發酵效價。
文檔編號C12R1/465GK101979648SQ201010280689
公開日2011年2月23日 申請日期2010年9月10日 優先權日2010年9月10日
發明者梁劍光, 王俊, 王克非, 生英濤, 黃海濤 申請人:浙江升華拜克生物股份有限公司