应用膜制造发酵类核苷肽型抗生素的方法 【技术领域】
本发明涉及应用膜制造发酵类核苷肽型抗生素的方法，特别与宁南霉素等通过发酵生成的核苷肽型抗生素的提取方法有关。
背景技术
新一代通过发酵生成的核苷肽型抗生素类广谱杀菌剂(如宁南霉素等)，是一种新型的生物环保农药，对水稻白叶病、小球菌核病、小麦白粉病、茄科植物花叶病毒、烟草、辣椒花叶病毒有优异防效。该类杀菌剂是国内外发展绿色食品、无公害农产品、保护环境安全的生物农药，其市场前景非常好，目前已经在云南、山东、四川、河北、浙江、吉林等地农田广泛试用，效果十分好。
该类杀菌剂，如宁南霉素传统的生产工艺如下：
发酵→灭活/酸化PH5→板框过滤→离子交换→蒸发浓缩→2％宁南霉素(或8％宁南霉素)
其中，由于“板框过滤”步骤不能有效去除可溶性蛋白、糖类、多肽、色素等杂质，滤液质量差；而且“蒸发浓缩” 步骤的温度很高、能耗大，“蒸发浓缩”会加深产品的色泽及损失产品，产品的纯度较低，且“蒸发浓缩”喷成干粉后产品极易吸潮；所以，此生产工艺只能制成宁南霉素水剂，而不利于产品制作成粉剂，产品的纯度较低，产品的附加值低，此生产工艺确实有待提高。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种应用膜制造发酵类核苷肽型抗生素的方法，以提高产品的纯度和附加值，降低制造成本，且减少环境污染。
为达成上述目的，本发明地解决方案是：
应用膜制造发酵类核苷肽型抗生素的方法，其步骤是：发酵；H2SO4酸化/NaOH回调灭活；大分子量超滤；小分子量超滤；纳滤膜浓缩，即得纳滤浓缩液。
其中，当发酵类核苷肽型抗生素为宁南霉素时，上述大分子量超滤采用截留分子量为30000-150000MWCO的超滤膜，操作压力为4-9bar，温度低于50℃，浓缩倍数以进料液计算为4-6倍，加水洗涤量以进料液计算为0.4-0.8倍；小分子量超滤采用截留分子量为3000-10000MWCO的超滤膜，操作压力为15-30bar，温度低于50℃，浓缩倍数以进料液计算为5-15倍左右；纳滤膜浓缩采用截留分子量为200MWCO的超滤膜，操作压力为20-35bar，温度低于50℃，浓缩倍数以进料液计算为12-18倍左右。
当发酵类核苷肽型抗生素为宁南霉素时，上述发酵步骤中的发酵液原料需先经过硫酸酸化(pH2.5)灭活1hr，再用NaOH回调pH至4.5-5.5的料液。
上述大分子量超滤步骤将菌丝体、大部分可溶性蛋白、部分色素、培养基残余一步去除，透过液澄清透亮，所得的滤渣经离心干燥即制得的饲料。
当发酵类核苷肽型抗生素为宁南霉素时，上述小分子量超滤步骤将经大分子量超滤的滤液进一步采用小分子量的膜进行超滤，进一步去除少量的可溶性蛋白、大分子多糖、大分子色素及大分子杂质等，浓缩液即制得1-3％的宁南霉素溶液，透过液进入纳滤浓缩。
当发酵类核苷肽型抗生素为宁南霉素时，上述纳滤膜浓缩步骤的浓缩液，即为7-10％左右宁南霉素浓溶液。
上述纳滤透析水可再输送至发酵和大分子量超滤加水洗涤步骤回用。
采用上述方法后，本发明主要是将膜技术分离工艺替代传统杀菌剂(如宁南霉素等)制造工艺，在发酵和酸化后，将大分子量超滤取代板框过滤，将菌丝体、大部分可溶性蛋白、部分色素、培养基残余一步去除制得饲料，而得到澄清的超滤滤液；再采用小分子量超滤取代离子交换的过程，将大分子量超滤得到的超滤液中的少量的可溶性蛋白、大分子多糖、大分子色素及大分子杂质等去除，得到淡黄色的溶液，同时，小分子量超滤截留的浓缩液可以制成1-3％的如宁南霉素溶液；最后，小分子量超滤的滤液，再经过纳滤膜的浓缩，浓度达到7-10％，同时去除部分单糖、无机盐等小分子杂质，从而进一步提高产品的纯度；纳滤得到的透析水无色透明，可以将它作为生产回用水。
这样，本发明应用膜分离技术来制造杀菌剂(如宁南霉素)，不仅提高产品的纯度，可喷干制成粉剂，并且，提高了产品的附加值(同时制得饲料及1-3％的宁南霉素溶液)，而且，降低了制造成本、减少环境污染；同时，纳滤得到的透析水作为回用水利用，进一步降低了制造成本。
【附图说明】
图1是本发明的应用膜制造宁南霉素的方法流程图。
具体实施例
参阅图1所示，运用本发明生产宁南霉素的最佳实施例是：
首先，按照传统工艺一样，将宁南霉素发酵用原料进行发酵，制得发酵液原料；
再将发酵液原料经过硫酸酸化至pH＝2.5灭活1hr，调酸酸化的目的是杀菌，再用NaOH回调至pH＝4.5-5.5的料液，回调的目的恢复原ph值，使料液性质更稳定，料液效价10000u/ml左右，含固量3-5％(总固含量)，料液较为粘稠，这使得料液经后述Ultra-flo大分子量超滤(也可采用其它大分子量超滤)的浓缩液就可以比传统工艺的最终产品(传统工艺只能制得低浓度和8％左右的宁南霉素粗产品)还要强得很多，所以Ultra-flo大分子量超浓缩液又充分利用了。
接着，进行本发明的关键步骤，发酵料液依次进入Ultra-flo大分子量超滤、小分子量超滤、纳滤浓缩系统。
Ultra-flo大分子量超滤系统中装入截留分子量为30000-150000MWCO(50000MWCO最佳)的平板超滤膜(或其它形式的膜)，将发酵料液加入料罐中，设备换热器中通入冷却水(用于操作中控制温度不高于50℃，40℃最佳)，检查各阀门、开关，使阀门和开关都处于正常状态。启动设备，将压力调至5-6bar，并定时测定过滤速度，计量过滤体积。料液在浓缩到5倍时，加水洗涤，采用少量多次的加水方式，加水量为原料液的0.7倍，洗涤透析液一并收集，滤液混合效价约8000u/ml左右，系统操作过程中平均膜通量为80LMH左右；在操作结束后，排除浓缩液，用清水冲洗系统后，加入含有膜清洗剂的水溶液清洗膜，在40-45℃运行30-45分钟，然后用清水冲洗干净即可，以备下次使用。
在此过程中，Ultra-flo大分子量超滤技术与其它过滤方法相比具有以下优越性：
(1)过滤时无须添加助滤剂，节省了大量助滤剂成本的支出；
(2)由于采用菌丝体、大部分可溶性蛋白、部分色素、培养基残余一步截留过滤法，操作工艺流程简化，操作成本降低，滤液质量好；且去除杂质所得的滤渣经离心干燥即制得的饲料；
(3)过滤收率高，损失较少，滤液的澄清度及质量好，能够满足生产工艺要求；
(4)Ultra-flo大分子量超滤系统实行系统封闭过滤，且可实现全自动控制，滤液不受人为污染，排渣无须手动，操作劳动强度减轻；
(5)由于Ultra-flo大分子量超滤系统独特的结构设计、系统设计及配套的清洗方案，使系统的稳定性、效率、抗污染能力及适用于高粘度料液过滤的能力较其它过滤方法具有显著的优越性。
通过Ultra-flo大分子量超滤的滤液质量中还含有较多的糖类、小分子蛋白、色素等物质，其影响产品的纯度和质量，通过采用小分子量超滤膜进一步对Ultra-flo大分子量超滤的滤液过滤，可以去除大部分的蛋白、糖类、色素等，同时减少由于杂质过多造成后续纳滤工艺的负荷过重。其操作流程同Ultra-flo大分子量超滤，小分子量超滤采用截留分子量为3000-10000MWCO(5000MWCO为最佳)的卷式超滤膜(或其它形式的膜)，操作压力为20-25bar，温度不高于50℃(40℃最佳)，浓缩倍数为10倍左右(以进料液计算)，平均膜通量为20LMH左右。经过小分子量超滤，滤液由原来的红褐色变为浅黄色，透过液的效价为6500u/ml左右，糖去除50％以上，效果显著，滤液质量达到后工艺的要求。同时对于浓缩液部分可以做成2％的宁南霉素溶剂。这样，浓缩液无需采用加水洗涤，一方面其可以作为产品售出，其次可以节约用水及能耗，减小规模及后工序压力，另外还减少由于洗涤干净后浓缩液的环境污染。
通过小分子量超滤滤液质量中还含有较多单糖、无机盐等小分子物质，通过采用纳滤膜，进一步对小分子量超滤滤液过滤，透析液部分可以去除大部分的单糖和无机盐等。纳滤膜浓缩采用截留分子量为200MWCO的卷式超滤膜(或其它形式的膜)，操作压力为25-30bar，温度不高于50℃，40℃为最佳，浓缩倍数为15倍左右(以进料液计算)，平均膜通量为35LMH左右。纳滤滤液为无色透明，无效价损失，可作为生产回用水。浓缩液质量达到后工艺的要求，浓缩液效价可达到80000u/ml，可以做成8％的宁南霉素溶剂或喷干作为粉剂。
当然，本发明还可运用于生产多抗霉素、抗霉菌素120、庆丰霉素、金核霉素等其他核苷肽型抗生素，其步骤是：先将原料进行发酵；再由H2SO4酸化/NaOH回调灭活；接着，将发酵料液依次进入大分子量超滤、小分子量超滤、纳滤浓缩系统，即得纳滤浓缩液，具体的生产步骤与宁南霉素相似，在此不做赘述。