一种头孢菌素C的生产方法与流程

本发明涉及生物制药，具体涉及一种头孢菌素c的生产方法。

背景技术：

1、头孢菌素c(英文全称为cephalosporinc，缩写为cpc)，是由顶头孢霉菌(cephalosporiumacremonium)产生的一类β～内酰胺抗生素，分子式为c16h21n3o8s，分子量为415.4，头孢菌素c的结构与青霉素的结构相似，不同的是头孢菌素c的母核是7～氨基头孢烷酸(7～aca)，而青霉素的母核则是6～氨基青霉烷酸，正是由于这种结构上的差异，使得头孢菌素c有着更强的稳定性。

2、头孢菌素c是头孢菌素类抗生素的一种，它是通过与细菌细胞膜上的青霉素结合蛋白结合，阻止细胞壁的合成，从而发挥抗菌作用。头孢菌素c对革兰阴性菌有抗菌活性，对金葡菌、伤寒杆菌、大肠杆菌等也有活性；头孢菌素c在医药领域具有广泛的应用，但由于其抗菌活性相对较低，研究者们通过结构改造等方法，发展了第一、二、三、四代头孢菌素，以提高其抗菌活性和扩大抗菌谱。

3、头孢菌素c作为头孢类抗生素半合成的前体物质，其生产水平决定着头孢类抗生素的市场供应量，对制备头孢菌素c的发酵方法的深入研究和工艺优化，有着重要的社会和经济意义。如何优化发酵工艺，来提高发酵效价，进而提高生产效率，降低生产成本变得十分重要。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种头孢菌素c的生产方法。

2、为了实现上述目的，本发明采取如下技术方案：

3、一种头孢菌素c的生产方法，包括如下步骤：

4、s1、取顶头孢霉菌，制备一级种子、二级种子、三级种子；

5、s2、将三级种子按照18-20％的接种量接种至发酵罐中发酵培养，在发酵过程中补充液糖和豆油，发酵培养，得到发酵液，其中液糖为木薯渣糖化液；

6、s3、取步骤s2的发酵液，依次经过酸化、解吸、纳滤浓缩、超滤，即得到头孢菌素c。

7、优选的，步骤s2中，木薯渣糖化液的制备方法如下：

8、(1)将木薯渣加入到naoh溶液中，随后放入水热反应釜中，加入双氧水，在80-120℃条件下水热反应1-2h，得到预处理木薯渣；

9、(2)将预处理木薯渣加入缓冲溶液中，加入表面活性剂吐温-80、纤维素酶和糖化酶，在40-50℃下加热反应48-96h，待反应结束后，过滤、浓缩，即得到木薯渣糖化液，木薯渣糖化液中单糖的浓度为60-65g/l。

10、优选的，步骤(1)中，木薯渣、naoh溶液、双氧水的质量体积比为1:10-15ml:1-2ml，naoh溶液的浓度为0.5-2mol/l，双氧水的质量分数为25-30％。

11、优选的，步骤(2)中，纤维素酶的加入量为10-15u/g木薯渣，糖化酶的加入量为5-10u/g木薯渣。

12、优选的，步骤(2)中，吐温-80和预处理木薯渣的质量比为0.1-0.2:10。

13、优选的，步骤s2中，发酵罐中的发酵培养基包括如下成分：花生饼粉10-14g/l、柠檬酸20-30g/l、豆油0.03-0.08l/l、硫酸铵8-12g/l、碳酸钙3-7g/l、硫酸铜0.005-0.03g/l、七水合硫酸锌0.005-0.03g/l、一水合硫酸锰0.005-0.03g/l、七水合硫酸亚铁0.02-0.08g/l、硫酸钙8-12g/l、蛋氨酸3-5g/l、玉米粉10-15g/l、谷朊粉25-30g/l。

14、优选的，步骤s2中，补充木薯渣糖化液的具体步骤为：从发酵25h时开始补充木薯渣糖化液，具体速率为：25-45h，1.0-1.5l/m3·h；45-65h，2.0-2.5l/m3·h；65h-发酵结束，1.5-2.0l/m3·h。

15、优选的，步骤s2中，补充豆油的具体步骤为：在发酵65-75h时，开始补加豆油，流速为0.5-0.6l/m3·h；停止发酵前5-7h时，停止补加豆油。

16、优选的，步骤s2中，发酵的条件为：发酵时间为120-140h；发酵温度：发酵30小时以前为28-30℃，30小时以后为23-25℃；全程搅拌转速设定为100-150r/min，全程用氨水控制ph：5.20-5.80。

17、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

18、(1)本发明提供的头孢菌素c发酵基础料配方以柠檬酸代替玉米浆，同时适当补加花生饼粉、玉米粉等低成本的物料，保证氨基酸、微量元素的供应，避免因玉米浆质量不稳定，对头孢菌素c的发酵水平以及发酵产量产生不利影响。

19、(2)本发明提供的头孢菌素c发酵基础料配方，减少高成本物料豆油的投料量，即降低初始豆油浓度，以避免高浓度豆油导致发酵液供氧速率降低，影响发酵前期菌体的生长，同时工艺控制过程中补料以液糖代替部分豆油，一方面保证菌体生长和产抗所需的碳源，另一方面避免豆油浓度高影响氧的传递、do难以控制，进而导致cpc的合成受到抑制、代谢副产物去乙酰氧头孢菌素c(daoc)大量积累；本发明从源头上减少了豆油的使用量，从而使得发酵废水中豆油含量大幅降低，不仅降低了后续菌丝处理难度，减轻了环保废水处理负荷，同时对于实现节能减排、减少环境污染具有重要的现实意义，具有优秀的产业化前景。

20、(3)本发明中所使用的液糖为木薯渣糖化液，在制备过程中，先采用氧化剂双氧水辅助naoh溶液对木薯渣进行预处理，目的在于脱除木薯渣中的半纤维素和木质素，进而提高纤维素的酶解糖化率；随后通过酶解将木薯渣转化为木薯渣糖化液，作为发酵培养中添加的碳源，实现了固体废弃物木薯渣的资源化利用，而且木薯渣来源广泛、价格低廉，通过酶解法转化为木薯渣糖化液，替换现有技术中的葡萄糖，可降低成本，同时添加木薯渣糖化液相比于添加葡萄糖，发酵效价有所提升，原因可能是由于木薯渣糖化液中还含有少量的氨基酸，在一定程度上能够促进头孢菌素c的发酵。

21、(4)本发明对头孢菌素c发酵基础料配方中的无机盐用量进行了优化，解决了现有技术中，由于无机盐过量，导致菌体无法完全利用，进而导致发酵液无机盐离子残留高，增加环保废水处理难度、污染环境的问题。

技术特征：

1.一种头孢菌素c的生产方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种头孢菌素c的生产方法，其特征在于，步骤s2中，木薯渣糖化液的制备方法如下：

3.根据权利要求2所述的一种头孢菌素c的生产方法，其特征在于，步骤(1)中，木薯渣、naoh溶液、双氧水的质量体积比为1g:10-15ml:1-2ml，naoh溶液的浓度为0.5-2mol/l，双氧水的质量分数为25-30％。

4.根据权利要求2所述的一种头孢菌素c的生产方法，其特征在于，步骤(2)中，纤维素酶的加入量为10-15u/g木薯渣，糖化酶的加入量为5-10u/g木薯渣。

5.根据权利要求2所述的一种头孢菌素c的生产方法，其特征在于，步骤(2)中，吐温-80和预处理木薯渣的质量比为0.1-0.2:10。

6.根据权利要求1所述的一种头孢菌素c的生产方法，其特征在于，步骤s2中，发酵罐中的发酵培养基包括如下成分：花生饼粉10-14g/l、柠檬酸20-30g/l、豆油0.03-0.08l/l、硫酸铵8-12g/l、碳酸钙3-7g/l、硫酸铜0.005-0.03g/l、七水合硫酸锌0.005-0.03g/l、一水合硫酸锰0.005-0.03g/l、七水合硫酸亚铁0.02-0.08g/l、硫酸钙8-12g/l、蛋氨酸3-5g/l、玉米粉10-15g/l、谷朊粉25-30g/l。

7.根据权利要求1所述的一种头孢菌素c的生产方法，其特征在于，步骤s2中，补充木薯渣糖化液的具体步骤为：从发酵25h时开始补充木薯渣糖化液，具体速率为：25-45h，1.0-1.5l/m3·h；45-65h，2.0-2.5l/m3·h；65h-发酵结束，1.5-2.0l/m3·h。

8.根据权利要求1所述的一种头孢菌素c的生产方法，其特征在于，步骤s2中，补充豆油的具体步骤为：在发酵65-75h时，开始补加豆油，流速为0.5-0.6l/m3·h；停止发酵前5-7h时，停止补加豆油。

9.根据权利要求1所述的一种头孢菌素c的生产方法，其特征在于，步骤s2中，发酵的条件为：发酵时间为120-140h；发酵温度：发酵30小时以前为28-30℃，30小时以后为23-25℃；全程搅拌转速设定为100-150r/min，全程用氨水控制ph：5.20-5.80。

技术总结本发明公开了一种头孢菌素C的生产方法，本发明提供的头孢菌素C发酵基础料配方以柠檬酸代替玉米浆，同时适当补加花生饼粉、玉米粉等低成本的物料，保证氨基酸、微量元素的供应，避免因玉米浆质量不稳定，对头孢菌素C的发酵水平以及发酵产量产生不利影响；本发明提供的头孢菌素C发酵基础料配方，减少高成本物料豆油的投料量，即降低初始豆油浓度，以避免高浓度豆油导致发酵液供氧速率降低，影响发酵前期菌体的生长，同时工艺控制过程中补料以液糖代替部分豆油，一方面保证菌体生长和产抗所需的碳源，另一方面避免豆油浓度高影响氧的传递、DO难以控制，进而导致CPC的合成受到抑制、代谢副产物去乙酰氧头孢菌素C(DAOC)大量积累。技术研发人员：熊学佳,韩贺东,王路路,安志强,白雪峰,王艳枫,解荣慧受保护的技术使用者：内蒙古常盛制药有限公司技术研发日：技术公布日：2024/8/1