摘要：文章通过系统实验分析培养基中溶磷水平对发酵起始效价、效价增幅速率、高产周期维持的作用机制，优化培养基配方以提高发酵单位及总产量。结果表明，培养基在溶磷质量浓度达2.3 g/L时可显著促进菌丝最优生长，延长高产素稳定生产期，最终实现放罐阶段效价与体积的协同增长，显著提高放罐总10亿效价水平及下游提取收率。培养基溶磷体系的精准调控是提升泰乐菌素发酵性能的核心策略，通过优化培养基配方中溶磷浓度可为工业化生产中提高发酵水平、降低生产成本及增加经济效益提供理论依据与技术支撑。

　　关键词：泰乐菌素；溶磷浓度；培养基；发酵水平

　　泰乐菌素（Tylosin），是一种由弗氏链霉菌（Streptomyces fradiae）产生的十六元大环内酯类抗生素[1]，凭借广谱抗菌活性（高效抑制流感嗜血杆菌、肺炎支原体、肺炎衣原体等病原体）、快速药代动力学特征（口服2 h达峰、72 h完全代谢）及多重功能优势（兼具疾病防治与促生长作用），成为畜禽养殖业中防控支原体感染的重要药物。其组织穿透性强（广泛分布于肺、肝、肾等器官及体液中）、安全性高（低毒性、低残留），且化学稳定（耐受饲料加工与环境干扰），不仅能有效降低规模化猪场呼吸道疾病的发病率（降幅达42%），还可作为饲料添加剂促进动物生长，同时避免人畜共用抗生素引发的交叉耐药风险，在现代集约化养殖中具有不可替代的应用价值。

　　1设备与仪器

　　1.1设备

　　种子罐15 L；发酵罐50 L；补料罐10 L。

　　1.2仪器

　　显微镜DM1000，购自徕卡仪器有限公司；酸度计PHS-3C，购自上海仪电科学仪器股份有限公司；低速自动离心机TDZ5B-WS，购自上海卢湘仪离心机仪器有限公司；电子天平JY2002，购自上海舜宇恒平科技仪器有限公司；1260-two代高效液相色谱仪，购自安捷伦科技有限公司；酸度计PHSJ-3F，购自上海仪电科学仪器股份有限公司。

　　1.3材料与方法

　　1.3.1实验材料

　　实验所用泰乐菌素菌种由黑龙江联顺生物科技有限公司提供。

　　1.3.2检测方法

　　泰乐菌素效价采用高效液相色谱法（HPLC）检测。

　　1.3.3数据处理

　　实验数据均用Microsoft Excel 2019进行处理分析。

　　1.4实验过程

　　实验依据泰乐菌素分批发酵工艺流程，采用三级发酵体系进行溶磷梯度效应验证实验。具体实施方案如下。

　　首先，通过摇瓶培养获得种子液，经二级种子罐扩培后转入发酵罐培养。其次，通过梯度调整玉米浆用量，精准调控溶磷浓度，明确溶磷浓度与发酵效能的关联性。实验严格遵循单一变量控制原则，在保温度、pH、溶氧、搅拌转速及通气量等发酵参数恒定的前提下，仅对发酵生产罐消后培养基的可溶性磷浓度进行梯度调整，阐明溶磷浓度与发酵效能的剂量效应关系，为建立基于溶磷优化的工艺控制策略提供实证依据。

　　1.4.1培养基的配制

　　摇瓶培养基：玉米浆5 g，玉米淀粉10 g，玉米油15.0 g，甜菜碱0.8 g，K2HPO4 0.3 g，NiSO4·6H2O 0.002 2 g，MgSO4·7H2O 0.05 g，CaCO3 1.1 g，KCl 0.6 g，NaCl 0.5 g。灭菌前用稀NaOH调整pH至7.4，加轻质碳酸钙用蒸馏水定容至500 mL。

　　种子培养基：玉米粉5 g，豆饼粉30 g，棉籽饼粉20 g，豆油50 g，酵母粉50 g，玉米浆30 g，轻质碳酸钙20 g。灭菌前用15%NaOH调整pH至7.5，加轻质碳酸钙用蒸馏水定容至10 L。

　　发酵培养基：豆油304 g，玉米蛋白粉336 g，玉米粉384 g，棉籽饼粉136 g，盐酸甜菜碱14 g，（NH4）2HPO4 4.96 g，轻质碳酸钙56 g，NaCI 14.4 g，KCl 25.32 g，NiSO4·6H2O 0.092 4 g，玉米浆40、45、50、55、60、65、70 g。测得培养基中溶磷质量浓度为2.0、2.1、2.2、2.3、2.4、2.5、2.6 g/L。灭菌前用稀NaOH调整pH至7.6，加轻质碳酸钙用蒸馏水定容至40 L。

　　1.4.2培养条件

　　摇瓶培养条件：培养温度30±0.2℃,转速200~450 r/min，空气湿度45%～55%，培养时间30～48 h。种子培养条件：培养温度为29±0.2℃,转速300~500 r/min，培养时间60～78 h，罐压为0.05 MPa，pH6.5～7.7，溶氧32.2%～100.0%。发酵培养条件：将培养好的种子液按7%～10%的接种量接入发酵罐发酵培养。培养温度29±0.2℃,转速300～600 r/min，培养时间150～178 h，罐压0.06 MPa，pH 6.5～7.6，溶氧12.5%～100.0%。

　　1.4.3测定方法

　　（1）pH检测：酸度计检测。

　　（2）浓度测定：HPLC法，色谱柱为ODS柱，流动相为0.85 moL/L NaCl溶液与40%乙腈溶液1∶1，用稀盐酸调节pH至2.5；流速为1 mL/min；检测波长为290 nm。

　　发酵液样品中，泰乐菌素浓度=标准溶液浓度×样品峰面积×样品稀释倍数÷标准品峰面积。

　　2结果与分析

　　2.1溶磷对起步效价及放罐的影响

　　在泰乐菌素发酵工艺流程中，若发酵罐内接种的培养基生长态势偏离预设的控制阈值，将直接且显著地影响发酵单位。在日常生产过程中，尽管各类营养组分浓度波动较小，维持在一个相对狭窄且稳定的浓度区间，但溶解性磷酸盐（简称“溶磷”）的浓度却由于原材料特性差异呈现相对较大的波动。这一现象主要源于溶磷的主要供给源——液态玉米浆，玉米浆中各类组分在液态体系中的分布极不均匀，直接导致溶磷浓度的显著波动。

　　培养基消毒时间过长，会破坏营养成分。若培养基中溶磷浓度偏低，菌丝生长速率减缓，甚至可能超出工艺控制的预期周期，导致菌种活力减弱、代谢速率降低，严重制约发酵效率；反之，若培养基中溶磷浓度过高，则菌丝生长迅速，菌浓远超正常工艺控制范围，导致营养成分被迅速消耗，溶氧水平急剧下降，随后菌丝迅速衰亡，菌浓大幅下降，即便采取措施也难以挽回。对此，需提前采取有效策略，精确调控发酵液中溶磷浓度，以确保发酵生产正常进行。

　　当发酵液中溶磷浓度处于适宜范围时，菌丝将呈现稳定的周期性生长，平稳达到菌浓高峰，并维持持续培养发酵状态。此时，起步效价明显高于普通批次，且在后续各检测时段均保持较高水平；补料消耗速率加快，发酵罐液位高于普通批次。一般而言，泰乐菌素在发酵45～55 h后进行起步效价检测，随后每24 h检测一次，直至发酵结束。

　　实验数据显示，随着培养基中溶磷质量浓度从2.0 g/L逐渐增加，起步效价逐渐升高并影响最终放罐效价。在无菌状态下，放罐效价与起步效价成正比；当培养基中溶磷质量浓度达2.3 g/L时，菌种前期生长较快，后期产素阶段具有优势（见图1）。究其原因，在菌种发酵起步阶段缩短延滞期使其快速到达对数生长期，并可较早进入次级代谢，表明该罐批具有更强的生产能力。因此，提高菌种前期生长状态并缩短延滞期是提高放罐10亿的根本。

　　2.2溶磷对发酵罐放罐体积的影响

　　对于发酵类产品，发酵罐的装载容量一般在罐体总体积的80%～90%波动。在发酵后期，易产生泡沫的产品装料系数相对较低。然而，同一产品不同批次的装料系数也不尽相同，如部分发酵批次在发酵完成时效价高且体积大，展现出良好的生产效能和高产量特性。在泰乐菌素进入产素阶段，要想维持较高的效价增幅，一方面，要保持菌素处于产素旺盛的状态；另一方面，要保持较好的代谢状态。在溶磷充足的状态下，菌体分裂快，生物量不断增加，发酵液体积因细胞密度升高而增大，促进产物合成，增强发酵液黏度，但体积因溶剂蒸发或产物析出而减少。对此，需要通过补料和补水，延长高水平的产素阶段。但当溶磷不足时，菌种代谢途径受阻，副产物积累，导致渗透压变化，水分外流或内流，影响放罐体积。

　　实验结果显示，随着溶磷质量浓度上升，放罐体积随之增加，但当溶磷质量浓度超过2.3 g/L时，放罐体积出现下降，甚至不能正常发酵（见图2）。当溶磷质量浓度不足时，会影响起步效价、放罐效价和放罐体积，且这种影响不是单方面的，而是会作用于整个发酵过程。

　　在发酵阶段，当溶磷质量浓度>2.3 g/L时，泰乐菌素合成受到抑制，菌丝快速生长,使葡萄糖快速利用和甲油酸酯延迟消耗，造成泰乐菌素菌体过快生长及培养基内营养快速消耗，进而导致菌体过早衰亡，造成经济损失。过低的溶磷则会限制泰乐菌素的合成活性，导致泰乐菌素生长缓慢甚至停滞。因此，在调整泰乐菌素培养基时，要充分考虑各种营养成分的配比，及时调整溶磷浓度，促进泰乐菌素的生长和繁殖。

　　2.3溶磷对发酵罐放罐效价的影响

　　目前，泰乐菌素在发酵培养基中添加玉米浆后，对泰乐菌素菌丝的生长起到极大的促进作用。但玉米浆的添加并不是越多越好，最适的添加量浓度可获得更高的经济效益。数据表明，当培养基中玉米浆的添加量为2.3 g/L时，泰乐菌素的放罐效价最高（见图3）。

　　从实验过程看，在泰乐菌素发酵培养基中适量添加玉米浆对泰乐菌素的合成效果起到推动作用。这种推动作用初步判断为前期促进种子迅速生长并提前产素。当培养基中玉米浆质量浓度>2.3 g/L时，泰乐菌素的合成阶段呈现下降趋势[2]。这一现象可能归因于2种机制：一是过量的磷酸盐（PO43-）对泰乐菌素生物合成途径产生负反馈抑制作用；二是高浓度溶磷可能诱导菌丝过度增殖，导致培养基黏度升高、溶解氧水平急剧降低、培养基营养被快速消耗，造成溶氧和营养匮乏，引发菌丝早衰和自融，最终间接影响次级代谢产物的积累。由此推断，玉米浆的变化可改变培养基的溶磷浓度[3]。

　　3结论

　　本文探讨培养基中溶磷浓度变化对泰乐菌素起步效价、放罐效价及放罐体积和放罐10亿的综合影响。结果表明，玉米浆中适宜的溶磷浓度能促进泰乐菌素生长，提高泰乐菌素产量。然而，过高或过低的溶磷浓度均会对泰乐菌素的生长产生不利影响，如过高的溶磷浓度可能导致泰乐菌素细胞内溶磷含量过高，影响其他元素平衡，甚至抑制泰乐菌素的产素能力。

　　实验数据显示，溶磷浓度变化对泰乐菌素的放罐10亿可产生重大影响。随着溶磷在发酵液中的变化范围扩大，其影响不再是线性变化，而是数量级变化，严重偏移最佳值，甚至造成菌丝无法生长，或使菌丝快速衰亡，引发生产事故。本次实验重点探讨了发酵培养基中溶磷浓度对泰乐菌素生产的影响，并发现这种影响不仅体现在种子罐，还会传导至发酵罐。优良的种子是发酵生产的前提。通过精准调控培养基中溶磷浓度、优化培养条件，可实现生产收益与经济效益的双重提升。

参考文献

　　［1］王艳,李艳萍,徐丽娟,等.薄层色谱法分离泰乐菌素微生物降解产物的研究［J］.广东化工,2016,43(13):32-33,24.

　　［2］张琪,华惠敏,刘永衡,等.有机氮源对泰乐菌素发酵生产影响的研究［J］.粮食与饲料工业,2013(11):43-46.

　　［3］张卉.微生物工程［M］.北京:中国轻工业出版社,2010.