專利名稱：一種利用發(fā)酵廢水與補(bǔ)糖工藝相結(jié)合生產(chǎn)阿維菌素的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于生物發(fā)酵技術(shù)與廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用發(fā)酵廢水與補(bǔ) 糖工藝相結(jié)合生產(chǎn)阿維菌素的方法。
背景技術(shù)：
阿維菌素是目前最為有效的生物驅(qū)蟲劑之一，具有高效低毒等特點(diǎn)，在醫(yī)藥、農(nóng) 業(yè)和畜牧業(yè)生產(chǎn)上具有良好的應(yīng)用價(jià)值和市場前景。從1975年發(fā)現(xiàn)阿維菌素以來，阿維 菌素的生產(chǎn)工藝得到不斷的改善，目前國內(nèi)大部分企業(yè)阿維菌素發(fā)酵生產(chǎn)水平仍維持在 4000-50001! g/mL，與國外發(fā)酵水平還有一定差距。從現(xiàn)有的技術(shù)來看，提高阿維菌素的發(fā) 酵水平主要通過菌種改造和補(bǔ)糖工藝優(yōu)化。浙江升華拜克生物有限公司采取補(bǔ)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(chǎn)過程中，勢必產(chǎn)生大量高濃度 廢水，其主要成份為發(fā)酵殘存的培養(yǎng)基，菌絲體和發(fā)酵過程中產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物，以及提取過 程中加入的有機(jī)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(huán)境造成了嚴(yán)重污染，并在一定程度上制約了阿維菌素生產(chǎn)企業(yè)的健康發(fā)展，并大大增加 了阿維菌素的生產(chǎn)成本。近年來，隨著我國對環(huán)境治理的重視，要求生產(chǎn)廠家對廢水排放進(jìn) 行處理越來越嚴(yán)格，然而廢水處理設(shè)備投資及處理成本非常高，眾多企業(yè)不堪重負(fù)。因此， 如何既有效處理阿維菌素發(fā)酵廢水又能充分利用其中的營養(yǎng)成分資源，已成為企業(yè)研究的 重要課題之一。阿維菌素發(fā)酵廢液在我國每年的排放量達(dá)500萬噸以上，其中發(fā)酵廢水中的 COD含量高達(dá)2-4萬mg/L，總氮含量2 %，是高濃度毒性有機(jī)廢水。由于阿維菌素發(fā)酵 廢水有機(jī)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(fā)酵廢水適當(dāng) 處理，可回收利用，變廢為寶。據(jù)報(bào)道趙洪娟.來源于微生物的易揮發(fā)性的物質(zhì)—— geosmin.國外醫(yī)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(fā)酵培養(yǎng)基中添加適量的阿維菌素發(fā)酵 液的上清液，可獲得比對照組更高產(chǎn)量的avermectin，這主要是一些氣味物質(zhì)(Geosmin) 在極低濃度下調(diào)控微生物生理代謝，從而提高阿維菌素的產(chǎn)量。據(jù)此原理，阿維菌素發(fā)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(zhì)或代謝中間體，因此，為了既能減少阿維菌素發(fā)酵廢水排放對環(huán)境的污染，又能充分 利用其中的有效物質(zhì)，采用阿維菌素發(fā)酵過程回收利用部分發(fā)酵廢水與補(bǔ)糖工藝結(jié)合的方 法生產(chǎn)阿維菌素，取得了令人滿意的結(jié)果。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明的目的在于設(shè)計(jì)提供一種利用發(fā)酵廢水與補(bǔ)糖工藝相結(jié)合生產(chǎn)阿維菌素的技術(shù)方案，該方法有效地阿維菌素發(fā)酵廢水的回收利用問題， 同時(shí)提高了阿維菌素發(fā)酵效價(jià)。所述的一種利用發(fā)酵廢水與補(bǔ)糖工藝相結(jié)合生產(chǎn)阿維菌素的方法，其特征在于包 括以下工藝步驟1)將培養(yǎng)好的阿維鏈霉菌種子接種至裝有發(fā)酵培養(yǎng)液的發(fā)酵罐中進(jìn)行發(fā)酵；2)發(fā)酵初期，向上述的發(fā)酵培養(yǎng)液中添加滅菌后的阿維菌素發(fā)酵處理廢水，阿維 菌素發(fā)酵處理廢水的添加量等于發(fā)酵罐中發(fā)酵培養(yǎng)液的蒸發(fā)量；3)發(fā)酵100 140小時(shí)后，進(jìn)行補(bǔ)糖操作，即在上述的發(fā)酵培養(yǎng)液中流加用阿維菌 素處理發(fā)酵廢水配置的葡萄糖溶液，發(fā)酵240 260小時(shí)后停止補(bǔ)糖；4)發(fā)酵270 300小時(shí)后發(fā)酵結(jié)束。所述的一種利用發(fā)酵廢水與補(bǔ)糖工藝相結(jié)合生產(chǎn)阿維菌素的方法，其特征在于所 述的步驟1)中發(fā)酵罐培養(yǎng)溫度為27. 5 28. 5°C，溶氧含量30%以上。所述的一種利用發(fā)酵廢水與補(bǔ)糖工藝相結(jié)合生產(chǎn)阿維菌素的方法，其特征在于所 述的步驟1)中發(fā)酵培養(yǎng)液由阿維菌素發(fā)酵處理廢水和自來水配制，發(fā)酵培養(yǎng)液中阿維菌 素發(fā)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(fā)酵廢水與補(bǔ)糖工藝相結(jié)合生產(chǎn)阿維菌素的方法，其特征在于所 述的步驟2)中發(fā)酵70 100小時(shí)后一次性添加滅菌后的阿維菌素發(fā)酵處理廢水。所述的一種利用發(fā)酵廢水與補(bǔ)糖工藝相結(jié)合生產(chǎn)阿維菌素的方法，其特征在于所 述的阿維菌素發(fā)酵處理廢水是通過以下步驟得到取阿維鏈霉菌經(jīng)常規(guī)發(fā)酵5 15天后產(chǎn) 生的廢水，調(diào)節(jié)廢水pH至5. 0 6. 0，然后加熱至80 100度，繼續(xù)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(fā)酵處理廢水。所述的一種利用發(fā)酵廢水與補(bǔ)糖工藝相結(jié)合生產(chǎn)阿維菌素的方法，其特征在于所 述的步驟3)中發(fā)酵120 130小時(shí)后，進(jìn)行補(bǔ)糖操作。所述的一種利用發(fā)酵廢水與補(bǔ)糖工藝相結(jié)合生產(chǎn)阿維菌素的方法，其特征在于所 述的步驟3)中補(bǔ)糖量為10 20g/天。所述的一種利用發(fā)酵廢水與補(bǔ)糖工藝相結(jié)合生產(chǎn)阿維菌素的方法，其特征在于所 述的步驟3)發(fā)酵245 255小時(shí)后停止補(bǔ)糖。所述的一種利用發(fā)酵廢水與補(bǔ)糖工藝相結(jié)合生產(chǎn)阿維菌素的方法，其特征在于所 述的步驟4)發(fā)酵280 290小時(shí)后發(fā)酵結(jié)束。上述的一種利用發(fā)酵廢水與補(bǔ)糖工藝相結(jié)合生產(chǎn)阿維菌素的方法，設(shè)計(jì)新穎合 理，與現(xiàn)有技術(shù)相比存在以下優(yōu)點(diǎn)1.采用廢水流加方式，避免廢水回用一次性投入對發(fā)酵產(chǎn)生抑制作用；2.流加廢水補(bǔ)充蒸發(fā)量，節(jié)省了用水，同時(shí)利用了廢水；3.流加廢水的同時(shí)還能提高發(fā)酵單位水平，有報(bào)道研究表明，阿維發(fā)酵過程中在 適宜的時(shí)間加入一定的發(fā)酵液能提高阿維發(fā)酵效價(jià)，主要是利用了發(fā)酵液中的氣味物質(zhì)；4.廢水不用復(fù)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(bǔ)糖工藝相結(jié)合，大大減少了配糖用水，利用廢水的同時(shí)，還同時(shí)增加了發(fā)酵 體積，提高發(fā)酵效價(jià)和發(fā)酵總億。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合具體實(shí)施例來進(jìn)一步說明本發(fā)明。(1)所用種子培養(yǎng)基的配制(質(zhì)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(yǎng)在15L發(fā)酵罐(上海國強(qiáng)生 化工程裝備有限公司)進(jìn)行。(2)所用發(fā)酵培養(yǎng)液的配制(質(zhì)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(fā)酵培養(yǎng)液中還原糖濃度達(dá)到1 2% )，pH 7. 2。阿維 鏈霉菌的發(fā)酵培養(yǎng)在50L發(fā)酵罐(上海國強(qiáng)生化工程裝備有限公司)進(jìn)行。上述的物質(zhì)再 由自來水和阿維菌素發(fā)酵處理廢水進(jìn)行配制，自來水和阿維菌素發(fā)酵處理廢水的體積比為 2 3 1，最佳配比為3 1。常規(guī)發(fā)酵的培養(yǎng)液采用100%的自來水進(jìn)行配制。(3)阿維菌素發(fā)酵處理廢水是通過以下方法得到的取阿維鏈霉菌經(jīng)常規(guī)發(fā)酵 5 15天后產(chǎn)生的廢水，調(diào)節(jié)廢水pH至5. 0 6. 0，再加熱到80 100度，繼續(xù)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(fā)酵處理廢水。(4)阿維菌素發(fā)酵處理廢水配置的葡萄糖溶液在100重量份的阿維菌素發(fā)酵處 理廢水加入5 10份重量份的葡萄糖，最后達(dá)到葡萄糖質(zhì)量濃度為6% 12%。實(shí)施例1 1)將培養(yǎng)好的阿維鏈霉菌種子接種至裝有發(fā)酵培養(yǎng)液的50L發(fā)酵罐中進(jìn)行發(fā)酵， 發(fā)酵罐培養(yǎng)溫度為27. 5°C，適當(dāng)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和風(fēng)量，保證溶氧30%以上，發(fā)酵罐的裝料系數(shù) 為 70% ；2)發(fā)酵初期(即發(fā)酵100小時(shí))，向上述的發(fā)酵培養(yǎng)液中添加滅菌后的阿維菌素 發(fā)酵處理廢水，阿維菌素發(fā)酵處理廢水的添加量等于發(fā)酵罐中發(fā)酵培養(yǎng)液的蒸發(fā)量；阿維 菌素發(fā)酵處理廢水采用一次性添加蒸發(fā)量以每天3% 5%的發(fā)酵培養(yǎng)液計(jì)算，即每天1 1. 5升，即100小時(shí)共加入4 6升阿維菌素發(fā)酵處理廢水；3)發(fā)酵100小時(shí)后，進(jìn)行補(bǔ)糖操作，即在上述的發(fā)酵培養(yǎng)液中流加用阿維菌素發(fā) 酵處理廢水配置的葡萄糖溶液，補(bǔ)糖量為15g/天，發(fā)酵240小時(shí)后停止補(bǔ)糖；4)發(fā)酵270小時(shí)后發(fā)酵結(jié)束。最后得到的阿維菌素效價(jià)為5920ug/ml。實(shí)施例2 1)將培養(yǎng)好的阿維鏈霉菌種子接種至裝有發(fā)酵培養(yǎng)液的50L發(fā)酵罐中進(jìn)行發(fā)酵， 發(fā)酵罐培養(yǎng)溫度為28°C，適當(dāng)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和風(fēng)量，保證溶氧30 %以上，發(fā)酵罐的裝料系數(shù)為 70% ；2)發(fā)酵初期(即發(fā)酵70小時(shí))，向上述的發(fā)酵培養(yǎng)液中添加滅菌后的阿維菌素 發(fā)酵處理廢水，阿維菌素發(fā)酵處理廢水的添加量等于發(fā)酵罐中發(fā)酵培養(yǎng)液的蒸發(fā)量，阿維 菌素發(fā)酵處理廢水采用一次性添加蒸發(fā)量，70小時(shí)后加入3 4. 5升阿維菌素發(fā)酵處理廢 水；3)發(fā)酵120小時(shí)后，進(jìn)行補(bǔ)糖操作，即在上述的發(fā)酵培養(yǎng)液中流加用阿維菌素發(fā) 酵處理廢水配置的葡萄糖溶液，補(bǔ)糖量為20g/天，發(fā)酵250小時(shí)后停止補(bǔ)糖；4)發(fā)酵290小時(shí)后發(fā)酵結(jié)束。
最后得到的阿維菌素效價(jià)為6850ug/ml。實(shí)施例3:1)將培養(yǎng)好的阿維鏈霉菌種子接種至裝有發(fā)酵培養(yǎng)液的50L發(fā)酵罐中進(jìn)行發(fā)酵， 發(fā)酵罐培養(yǎng)溫度為28. 5°C，適當(dāng)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和風(fēng)量，保證溶氧30%以上，發(fā)酵罐的裝料系數(shù) 為 70% ；2)發(fā)酵期間，向上述的發(fā)酵培養(yǎng)液中添加滅菌后的阿維菌素發(fā)酵處理廢水，阿維 菌素發(fā)酵處理廢水的添加量等于發(fā)酵罐中發(fā)酵培養(yǎng)液的蒸發(fā)量；3)發(fā)酵140小時(shí)后，進(jìn)行補(bǔ)糖操作，即在上述的發(fā)酵培養(yǎng)液中流加用阿維菌素發(fā) 酵處理廢水配置的葡萄糖溶液，補(bǔ)糖量為10g/天發(fā)酵260小時(shí)后停止補(bǔ)糖；4)發(fā)酵300小時(shí)后發(fā)酵結(jié)束。最后得到的阿維菌素效價(jià)為7480ug/ml。實(shí)施例4 50升發(fā)酵罐裝料系數(shù)為70%，即配料35升計(jì)。用阿維菌素發(fā)酵廢水替代自來水 25%，即使用的阿維菌素處理的發(fā)酵廢水為8. 75升。根據(jù)發(fā)酵經(jīng)驗(yàn)，50升發(fā)酵罐蒸發(fā)量為 每天1. 25升，那么發(fā)酵4天的蒸發(fā)量為5升。4天后阿維菌素發(fā)酵開始采用補(bǔ)糖工藝，每 天補(bǔ)糖體積為1. 25升，連續(xù)流加補(bǔ)糖7天，可需體積為8. 75升，此補(bǔ)糖用水全部用發(fā)酵廢 水來配置，即為25%。這樣，與補(bǔ)糖工藝相結(jié)合起來后，總的阿維發(fā)酵廢水替代體積可達(dá)到 50%。實(shí)例結(jié)果數(shù)據(jù)
權(quán)利要求
一種利用發(fā)酵廢水與補(bǔ)糖工藝相結(jié)合生產(chǎn)阿維菌素的方法，其特征在于包括以下工藝步驟1)將培養(yǎng)好的阿維鏈霉菌種子接種至裝有發(fā)酵培養(yǎng)液的發(fā)酵罐中進(jìn)行發(fā)酵；2)發(fā)酵初期，向上述的發(fā)酵培養(yǎng)液中添加滅菌后的阿維菌素發(fā)酵處理廢水，阿維菌素發(fā)酵處理廢水的添加量等于發(fā)酵罐中發(fā)酵培養(yǎng)液的蒸發(fā)量；3)發(fā)酵100～140小時(shí)后，進(jìn)行補(bǔ)糖操作，即在上述的發(fā)酵培養(yǎng)液中流加用阿維菌素處理發(fā)酵廢水配置的葡萄糖溶液，發(fā)酵240～260小時(shí)后停止補(bǔ)糖；4)發(fā)酵270～300小時(shí)后發(fā)酵結(jié)束。
2.如權(quán)利要求1所述的一種利用發(fā)酵廢水與補(bǔ)糖工藝相結(jié)合生產(chǎn)阿維菌素的方法，其 特征在于所述的步驟1)中發(fā)酵罐培養(yǎng)溫度為27. 5 28. 5°C，溶氧含量30%以上。
3.如權(quán)利要求1所述的一種利用發(fā)酵廢水與補(bǔ)糖工藝相結(jié)合生產(chǎn)阿維菌素的方法，其 特征在于所述的步驟1)中發(fā)酵培養(yǎng)液由阿維菌素發(fā)酵處理廢水和自來水配制，發(fā)酵培養(yǎng) 液中阿維菌素發(fā)酵處理廢水與自來水的體積比為1 2 3。
4.如權(quán)利要求1所述的一種利用發(fā)酵廢水與補(bǔ)糖工藝相結(jié)合生產(chǎn)阿維菌素的方法，其 特征在于所述的步驟2)中發(fā)酵70 100小時(shí)后一次性添加滅菌后的阿維菌素發(fā)酵處理廢 水。
5.如權(quán)利要求1所述的一種利用發(fā)酵廢水與補(bǔ)糖工藝相結(jié)合生產(chǎn)阿維菌素的方法， 其特征在于所述的阿維菌素發(fā)酵處理廢水是通過以下步驟得到取阿維鏈霉菌經(jīng)常規(guī)發(fā)酵 5 15天后產(chǎn)生的廢水，調(diào)節(jié)廢水pH至5. 0 6. 0，然后加熱至80 100度，繼續(xù)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(fā)酵處理廢水。
6.如權(quán)利要求1所述的一種利用發(fā)酵廢水與補(bǔ)糖工藝相結(jié)合生產(chǎn)阿維菌素的方法，其 特征在于所述的步驟3)中發(fā)酵120 130小時(shí)后，進(jìn)行補(bǔ)糖操作。
7.如權(quán)利要求1所述的一種利用發(fā)酵廢水與補(bǔ)糖工藝相結(jié)合生產(chǎn)阿維菌素的方法，其 特征在于所述的步驟3)中補(bǔ)糖量為10 20g/天。
8.如權(quán)利要求1所述的一種利用發(fā)酵廢水與補(bǔ)糖工藝相結(jié)合生產(chǎn)阿維菌素的方法，其 特征在于所述的步驟3)發(fā)酵245 255小時(shí)后停止補(bǔ)糖。
9.如權(quán)利要求1所述的一種利用發(fā)酵廢水與補(bǔ)糖工藝相結(jié)合生產(chǎn)阿維菌素的方法，其 特征在于所述的步驟4)發(fā)酵280 290小時(shí)后發(fā)酵結(jié)束。
全文摘要
一種利用發(fā)酵廢水與補(bǔ)糖工藝相結(jié)合生產(chǎn)阿維菌素的方法，屬于生物發(fā)酵技術(shù)與廢水處理技術(shù)領(lǐng)域。其包括以下工藝步驟1)阿維鏈霉菌種子發(fā)酵培養(yǎng)；2)發(fā)酵初期，向上述的發(fā)酵培養(yǎng)液中添加滅菌后的阿維菌素發(fā)酵處理廢水；3)發(fā)酵100～140小時(shí)后，進(jìn)行補(bǔ)糖操作；4)發(fā)酵270～300小時(shí)后發(fā)酵結(jié)束。本發(fā)明有效地阿維菌素發(fā)酵廢水的回收利用問題，同時(shí)提高了阿維菌素發(fā)酵效價(jià)。
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(yōu)先權(quán)日2010年9月10日
發(fā)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