專利名稱：一種用于生產7-氨基頭孢烷酸的發酵培養基及其發酵方法
技術領域：
本發明涉及生物技術領域，尤其涉及一種用于生產7-氨基頭孢烷酸(7-ACA)的發酵培養基及其發酵方法。
背景技術：
頭孢菌素類抗生素具有抗菌譜廣、抗菌活性強、耐青霉素酶、療效高、毒性低等優點，在臨床上應用廣泛。頭孢菌素類抗生素很大一部分都是從其母核7-氨基頭孢烷酸(7-ACA)接上不同側鏈而得到的半合成抗生素。7-ACA的分子式為CltlH12N2O5S,分子量為272. 28,化學名稱為3-乙酸氧甲基-5-硫-7-氨基-8-氧-I-氮雜二環羊~2~烯-2-羧酸， 熔點300°C，等電點pI3. 5，白色結晶或結晶性粉末。目前已知的7-ACA制備方法，工業上主要以化學法和生物酶催化法由頭孢菌素C(CPC)獲得。CPC是由頂頭孢霉(Acremonium chrysogenum)產生的。由于化學裂解法環境污染大，原料成本高，因此7-ACA的生產以酶法轉化為主?，F有生物酶催化法包括兩步酶法及一步酶法。兩步酶法已用于工業化生產，其涉及兩個酶(D-氨基酸氧化酶和戊二酰基轉移酶)分步催化。一步酶法用頭孢菌素C?；D移酶直接催化CPC形成7-ACA，目前還沒有工業化，技術上有待進一步改進。中國專利申請200810205094. 0中公開了構建的一株重組菌，將頭孢菌素C?；D移酶基因導入頂頭孢霉中，并一步發酵產生7-ACA，但是其發酵水平比較低，與生產水平差距較大。本發明主要研究如何利用這個重組菌通過改進發酵工藝從而提高7-ACA的發酵水平。重組菌由于導入一個外源的頭孢菌素C?；D移酶，而原先頭孢菌素C的發酵條件有一部分并不適合頭孢菌素C酰基轉移酶在發酵過程中發揮最大酶活將原發酵產生的頭孢菌素C轉化成7-ACA，因此，需要對該重組菌進行發酵條件和培養基成分的優化，使重組菌在適于7-ACA生產的條件下進行發酵，提高7-ACA的發酵水平。

發明內容
本發明旨在提供一種大規模、高效率生產如式I所示的7-ACA的發酵培養基。本發明的另一個目的是提供一種使用上述發酵培養基生產7-ACA的方法。在本發明的第一方面，提供了一種用于生產如式I所示的7-氨基頭孢烷酸(7-ACA)的發酵培養基，以所述發酵培養基的總體積計，它含有4. 2-18% (g/1OOmL)碳源；10-12% (g/100mL)氮源；和微量元素溶液；以所述微量元素溶液的體積計，其中含有ZnSO4 7H20 0. 2-13. 2 (g/1OOmL)，CuSO4 5H20 0. 2-0(g/100mL)；
所述金屬離子包括鉀、鎂、鈣、鐵、和錳，以所述發酵培養基的總體積計，其中CaCO30. 1-1% (g/1OOmL)；所述發酵培養基pH 5. 0-10. 0 ；
權利要求
1.一種用于生產如式I所示的7-氨基頭孢烷酸(7-ACA)的發酵培養基，其特征在于，以所述發酵培養基的總體積計，它含有 4. 2-18% (g/1OOmL)碳源； 10-12% (g/1OOmL)氮源；和 微量元素溶液； 以所述微量元素溶液的體積計，其中含有ZnSO4 *7H20 0. 2-13. 2 (g/100mL), CuSO4 *5H200. 2-0(g/100mL)； 所述金屬離子包括鉀、鎂、鈣、鐵、和錳，以所述發酵培養基的總體積計，其中CaCO30. 1-1% (g/1OOmL)； 所述發酵培養基pH 5. 0-10. 0 ；
2.如權利要求I所述的發酵培養基，其特征在于，其中含有CaCO30. 1-0. 8(g/100mL)。
3.如權利要求I所述的發酵培養基，其特征在于，在所述微量元素溶液中，含有ZnSO4 7H20 0. 2-13. 2(g/100mL)，CuSO4 5H20 0. 1-0 (g/1OOmL)。
4.如權利要求3所述的發酵培養基，其特征在于，在所述微量元素溶液中，含有ZnSO4 7H20 0. 2-3. 3(g/100mL)。
5.如權利要求1-4任一所述的發酵培養基，其特征在于，所述培養基的pH7. 0-10. O。
6.如權利要求5所述的發酵培養基，其特征在于，以所述發酵培養基的總體積計，它含有 4.2-18% (g/1OOmL)碳源； 10-12% (g/1OOmL)氮源；和 微量元素溶液； 以所述微量元素溶液的體積計，其中含有ZnSO4 7H20 0. 2-3. 3 (g/1OOmL)，CuSO4 5H200. 1-0 (g/1OOmL)； 所述金屬離子包括鉀、鎂、鈣、鐵、和錳，以所述發酵培養基的總體積計，其中CaCO30. 1-0. 8% (g/1OOmL)； 所述發酵培養基PH 7. 0-9. 6 ； 所述碳源包括淀粉、糊精、葡萄糖； 所述氮源包括玉米漿、甲硫氨酸、尿素、和(NH4)2S04。
7.如權利要求6所述的發酵培養基，其特征在于，所述發酵培養基中含有1-6%(g/1OOmL)淀粉、3-10% (g/1OOmL)糊精和0.2-2.0% (g/1OOmL)葡萄糖；所述發酵培養基中還含有 9-10% (g/1OOmL)玉米漿和 I. 0-2.0% (g/1OOmL) (NH4)2SO40
8.如權利要求I所述的發酵培養基，其特征在于，以所述發酵培養基的總體積計，它含有玉米漿 10% (g/100mL)，淀粉 3% (g/100mL)，糊精 6% (g/100mL)，葡萄糖 0. 5 %(g/1OOmL)，甲硫氨酸 0. 6% (g/1OOmL)，尿素 0. 3 % (g/1OOmL)，KH2PO4 0. 9% (g/1OOmL)，MgSO4 *7H20 0. 3% (g/1OOmL), (NH4)2SO4 I. 3% (g/100mL)，CaCO3 0. 1-1% (g/100mL)，微量元素溶液 1ml，和豆油 0. 4ml/20ml, pH 5. 0-10. 0 ； 以所述微量元素溶液的體積計，其中含有FeSO4 7H20 0. 8(g/100mL, )，MnSO4 H2O0. 2 (g/1OOmL)，ZnSO4 7H20 0. 2-13. 2 (g/1OOmL)，CuSO4 5H20 0. 2-0 (g/1OOmL)。
9.如權利要求8所述的發酵培養基，其特征在于，以所述發酵培養基的總體積計，它含有玉米漿 10% (g/100mL)，淀粉 3% (g/100mL)，糊精 6% (g/100mL)，葡萄糖 0. 5 %(g/1OOmL)，甲硫氨酸 0. 6 % (g/1OOmL)，尿素 0. 3 % (g/1OOmL)，KH2PO4 0. 9% (g/1OOmL)，MgSO4 *7H20 0. 3% (g/1OOmL)，(NH4)2SO4 I. 3% (g/100mL)，CaCO3 0. 1-0. 8% (g/100mL)，微量元素溶液 1ml，和豆油 0. 4ml/20ml, pH 7. 0-9. 6 ； 以所述微量元素溶液的體積計，其中含有FeSO4 *7H20 0. 8w/L% (g/1OOmL), MnSO4 -H2O0. 2 (g/1OOmL)，ZnSO4 7H20 0. 2-3. 3 (g/1OOmL)，CuSO4 5H20 0-0. I (g/1OOmL)。
10.一種如權利要求1-9任一所述的發酵培養基的用途,其特征在于,用于發酵培養菌種Acremonium chrysogenum/pYG233和/或生產如式I所示的7-氨基頭孢燒酸(7-ACA)。
11.一種生產如式I所示的7-氨基頭孢烷酸(7-ACA)的方法，其特征在于，所述的方法包括步驟 (I)在如權利要求1-9任一所述的發酵培養基中對菌種Acremonium chrysogenum/PYG233進行發酵培養；得到結構如式I所示的7-氨基頭孢烷酸(7-ACA)。
12.如權利要求11所述的方法，其特征在于，發酵培養溫度為24-30°C，pH5. 0-10. 0，培養時間為3-8天。
13.如權利要求12所述的方法，其特征在于，發酵培養溫度為24-28°C，pH7. 0-9.6，培養時間5-8天。
14.如權利要求11-13任一所述的方法,其特征在于,發酵培養在搖床中進行,搖床振蕩轉速為220rpm。
全文摘要
本發明提供一種用于生產如式I所示的7-氨基頭孢烷酸(7-ACA)的發酵培養基，以所述發酵培養基的總體積計，它含有4.2-18％(g/100mL)碳源；10-12％(g/100mL)氮源；和微量元素溶液；以所述微量元素溶液的體積計，其中含有ZnSO4·7H2O 0.2-13.2(g/100mL)，CuSO4·5H2O 0.2-0(g/100mL)；所述金屬離子包括鉀、鎂、鈣、鐵、和錳，以所述發酵培養基的總體積計，其中CaCO3 0.1-1％(g/100mL)；所述發酵培養基pH 5.0-10.0。
文檔編號C12P35/02GK102757999SQ201110109659
公開日2012年10月31日 申請日期2011年4月29日 優先權日2011年4月29日
發明者劉紅, 劉艷, 朱寶泉, 胡又佳, 龔桂花 申請人:上海醫藥工業研究院