[发明专利]一种用于生产7-氨基头孢烷酸的发酵培养基及其发酵方法

说明书

技术领域

本发明涉及生物技术领域，尤其涉及一种用于生产7-氨基头孢烷酸(7-ACA)的发酵培养基及其发酵方法。

背景技术

头孢菌素类抗生素具有抗菌谱广、抗菌活性强、耐青霉素酶、疗效高、毒性低等优点，在临床上应用广泛。头孢菌素类抗生素很大一部分都是从其母核7-氨基头孢烷酸(7-ACA)接上不同侧链而得到的半合成抗生素。7-ACA的分子式为C₁₀H₁₂N₂O₅S，分子量为272.28，化学名称为3-乙酰氧甲基-5-硫-7-氨基-8-氧-1-氮杂二环辛-2-烯-2-羧酸，熔点300℃，等电点pI3.5，白色结晶或结晶性粉末。

目前已知的7-ACA制备方法，工业上主要以化学法和生物酶催化法由头孢菌素C(CPC)获得。CPC是由顶头孢霉(Acremonium chrysogenum)产生的。由于化学裂解法环境污染大，原料成本高，因此7-ACA的生产以酶法转化为主。现有生物酶催化法包括两步酶法及一步酶法。两步酶法已用于工业化生产，其涉及两个酶(D-氨基酸氧化酶和戊二酰基转移酶)分步催化。一步酶法用头孢菌素C酰基转移酶直接催化CPC形成7-ACA，目前还没有工业化，技术上有待进一步改进。

中国专利申请200810205094.0中公开了构建的一株重组菌，将头孢菌素C酰基转移酶基因导入顶头孢霉中，并一步发酵产生7-ACA，但是其发酵水平比较低，与生产水平差距较大。本发明主要研究如何利用这个重组菌通过改进发酵工艺从而提高7-ACA的发酵水平。

重组菌由于导入一个外源的头孢菌素C酰基转移酶，而原先头孢菌素C的发酵条件有一部分并不适合头孢菌素C酰基转移酶在发酵过程中发挥最大酶活将原发酵产生的头孢菌素C转化成7-ACA，因此，需要对该重组菌进行发酵条件和培养基成分的优化，使重组菌在适于7-ACA生产的条件下进行发酵，提高7-ACA的发酵水平。

发明内容

本发明旨在提供一种大规模、高效率生产如式I所示的7-ACA的发酵培养基。

本发明的另一个目的是提供一种使用上述发酵培养基生产7-ACA的方法。

在本发明的第一方面，提供了一种用于生产如式I所示的7-氨基头孢烷酸(7-ACA)的发酵培养基，以所述发酵培养基的总体积计，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体积计，其中含有ZnSO₄·7H₂O 0.2-13.2(g/100mL)，CuSO₄·5H₂O 0.2-0(g/100mL)；

所述金属离子包括钾、镁、钙、铁、和锰，以所述发酵培养基的总体积计，其中CaCO₃ 0.1-1％(g/100mL)；

所述发酵培养基pH 5.0-10.0；

上述发酵培养基中，较佳地，其中含有CaCO₃ 0.1-0.8(g/100mL)。

上述发酵培养基中，较佳地，在所述微量元素溶液中，含有ZnSO₄·7H₂O 0.2-13.2(g/100mL)，CuSO₄·5H₂O 0.1-0(g/100mL)；更佳地，在所述微量元素溶液中，含有ZnSO₄·7H₂O 0.2-3.3(g/100mL)。

上述发酵培养基的pH 7.0-10.0。

本发明提供的上述发酵培养基，以其总体积计，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体积计，其中含有ZnSO₄·7H₂O 0.2-3.3(g/100mL)，CuSO₄·5H₂O 0.1-0(g/100mL)；

所述金属离子包括钾、镁、钙、铁、和锰，以所述发酵培养基的总体积计，其中CaCO₃ 0.1-0.8％(g/100mL)；

所述发酵培养基pH 7.0-9.6；

所述碳源包括淀粉、糊精、葡萄糖；