多杀菌素补料发酵工艺的研究
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产辅酶Q_(10)菌株选育及发酵过程优化研究辅酶Q10(CoQ10)作为细胞有氧呼吸链中的一个重要递氢体,广泛应用于医药和食品行业。
近年来,CoQ1o作为一种辅助药物,在治疗心脏衰竭方面,使用比例逐年增加,因此对CoQ1o的需求也不断增长。
对产CoQ1o微生物的开发利用也愈发重要。
本文以类球红细菌(Rhodobacter sphaeroides)为出发菌,研究了该菌的诱变选育、培养基优化和补料分批发酵工艺。
1.对比皂化法、超声波破碎法、反复冻融法、酸热法和酸热辅助超声法对CoQ1o提取效果的影响,确定了酸热辅助超声破胞方法的可行性。
并通过单因素实验、正交法实验确定其最佳提取工艺条件。
酸热辅助超声法提取类球红细菌中CoQ1o最优的提取条件是加入300μL的盐酸、80 ℃、400w超声处理20min。
此时,CoQ1o得率为3.738mg/g。
2.以自然筛选获得的R.spl-11为出发菌株,经过紫外-LiCl、NTG结合VK3、NaN3和PHB 复合抗性诱变,获得一株遗传性状良好的CoQ1o高产菌株,其产量为71.23mg/L,比出发菌株提高了132.17%。
通过单因素实验对R.sp3-7菌株发酵条件进行优化,得到最优条件为:32℃、初始pH为7.0、接种量8%及装液量为40mL/250mL, CoQ10产量为82.70mg/L。
3.对R.sp3-7生产CoQ1o的发酵培养基进行优化,首先通过单因素筛选确定了培养基最佳碳源、氮源和需添加的金属离子。
通过Plackett-Burman设计对培养基中的9种成分进行筛选,获得影响发酵的3个重要成分:葡萄糖、玉米浆干粉和硫酸镁,再采用Box-Behnken响应面试验对上述三种成分进行优化,获得最佳浓度:葡萄糖36.9g/L、玉米浆干粉5.3g/L、MgSO4 14.4g/L。
优化后CoQ1o产量达到135.20mg/L,比优化前提高了68.62%。
4.在5L发酵罐中考察了pH、溶氧(DO)水平对CoQ1o合成的影响,结果发现CoQ1o合成的最适pH为6.8。
提升耐高酸醋酸菌发酵酸度的工艺研究高酸醋酸菌(Acetobacter spp.)是一种广泛存在于自然界中的嗜酸性杆菌,主要被用于酿造醋的发酵过程中。
由于其对酸度的敏感性,酿造出的醋的酸度通常较低,对于一些特定的醋产品而言并不足够。
为了提升耐高酸醋酸菌的发酵酸度,需要对其工艺进行研究。
对于耐高酸醋酸菌的筛选和培养基的优化非常重要。
在筛选过程中,可以选取一些酸度较高的培养基,如酸性红三葛培养基。
这样可以通过适应性培养方法筛选出对高酸环境适应能力较强的菌株。
在培养基的优化方面,可以调整培养基的配方,增加酸性物质的浓度,如醋酸、琥珀酸等,从而提高菌株对酸性环境的适应能力。
控制发酵条件也是提升耐高酸醋酸菌发酵酸度的关键。
首先是控制酵母的活性,在发酵过程中添加适量的酵母活化剂,促进酵母的生长繁殖,提高醋酸菌发酵过程中乙醇的产生速率。
其次是控制发酵温度,通常情况下,酿造醋的发酵温度较高,可以将温度调整到适当的范围内,如30-35摄氏度,这样有利于酵母和醋酸菌的生长繁殖,加速乙醇被醋酸菌氧化生成醋的过程。
发酵过程中还需要注意酒精的添加和持续供氧,以保持菌体的活性和稳定。
应用分离纯化和纯培养的方法,提高耐高酸醋酸菌的纯度和纯培养细胞培养。
对已筛选出的醋酸菌菌株进行分离纯化,通过挑选光滑菌落,消毒并接种到固体培养基上,利用隐性培养和扩展培养,最终获得纯培养细胞。
然后,对纯培养细胞进行传代培养,保持其活性和稳定性,为进一步研究提供可靠的菌株。
提升耐高酸醋酸菌发酵酸度的工艺研究主要包括筛选优良菌株、优化培养基配方、控制发酵条件和纯培养细胞培养等方面的探索。
这些工艺的优化将有助于提高酿造醋的酸度,满足消费者对不同醋产品的需求。
春雷霉素生产发酵工艺优化的研究春雷霉素是一种广谱抗生素,对革兰氏阳性细菌有很强的抑制作用,广泛应用于药品和农业领域。
而其生产过程涉及到发酵工艺,优化发酵工艺可以提高生产效率和产量。
本文将介绍春雷霉素生产发酵工艺的优化研究。
一、春雷霉素生产发酵工艺概述春雷霉素生产发酵工艺是利用春雷霉素产生菌株进行发酵过程来生产春雷霉素。
一般而言,春雷霉素生产发酵工艺包括以下几个步骤:选取优良的春雷霉素菌株,进行发酵培养,提取和纯化春雷霉素等。
春雷霉素菌株的选取对于生产发酵工艺至关重要。
良好的菌株应该具有高产春雷霉素的能力,且在发酵过程中具有较好的稳定性。
在菌株选取过程中,可以通过菌株筛选和改良来获得高产菌株。
发酵培养是春雷霉素生产的关键环节,通常需要控制发酵温度、pH值、氧气供应等条件。
在培养过程中,菌株产生的春雷霉素会溶解到培养基中并随着发酵液一起产生。
提取和纯化春雷霉素是将发酵液中的春雷霉素分离提取出来,并进行纯化处理,以获得高纯度的春雷霉素。
二、春雷霉素生产发酵工艺的优化研究春雷霉素生产发酵工艺的优化研究旨在提高春雷霉素的产量和纯度,降低生产成本,缩短生产周期,提高生产效率。
1. 发酵培养条件的优化发酵培养条件的优化是春雷霉素生产发酵工艺优化的重要方面。
发酵培养条件的优化涉及到发酵温度、pH值、氧气供应、培养基成分等因素的调节。
研究人员可以通过单因素试验和响应面试验等方法,对这些因素进行系统优化,以获得较好的发酵效果。
2. 菌株改良菌株改良是春雷霉素生产发酵工艺优化的重要手段。
通过诱变、重组等技术手段,可以获得具有更高春雷霉素产量的菌株,从而提高生产效率。
3. 提取和纯化技术的改进提取和纯化技术的改进对于春雷霉素生产发酵工艺的优化至关重要。
目前,随着分离提取技术的不断进步,可以利用各种各样的离子交换树脂、凝胶过滤和超滤等方法来提高春雷霉素的纯度。
三、春雷霉素生产发酵工艺优化的研究进展随着生物技术和发酵工艺技术的不断发展,春雷霉素生产发酵工艺优化的研究取得了很大的进展。
抗生素的发酵生产工艺.doc抗生素是一类广泛应用于医疗和兽医领域的药物,用于预防或治疗细菌感染。
不同的抗生素有不同的化学结构,生产抗生素的方法也因此各不相同。
本文将重点介绍抗生素的发酵生产工艺。
一、抗生素发酵生产的基本流程1. 培养菌抗生素的生产主要依靠微生物,因此首先需要筛选出具有生产该抗生素能力的微生物。
筛选后的微生物将在培养基上进行大规模培养,以提供充足的细胞质和代谢产物。
2. 发酵过程发酵是抗生素生产的关键步骤。
一般采用批量、半连续和全连续三种发酵方式。
其中,批量发酵是最常用的方式。
批量发酵流程如下:①铺面:将培养基注入发酵罐中,通入空气以增氧。
②接种:将筛选得到的微生物接入发酵罐中。
③培养:培养12-24小时,以形成菌体。
④产生抗生素:开始产生目标抗生素,持续时间一般为3-5天。
⑤收获:收获抗生素后,将生产产物进行提纯和精制,以达到合格的药品标准。
1. 青霉素青霉素是一类广泛使用的β内酰胺类抗生素,由链霉素产生的放线菌筛选出,其发酵生产工艺如下:铺面罐:加入甜菜汁、植物硝酸盐和钙磷酸盐等培养基组分,保持pH值的恒定,通入空气以增氧。
发酵罐:将铺面罐的培养液移入发酵罐中,加入接菌液(含有链霉素菌丝的液态培养基),在恒温、恒湿的条件下进行底层搅拌式发酵,温度控制在18℃左右。
霉素沉积罐:将发酵获得的青霉素经过分离和提取,再通过沉淀、烘干、加工等步骤,得到制剂。
培养基:加入淀粉、麦芽粉、氨基酸等营养物质,以提供菌体生长所需的能量和物质。
分离纯化:通过分离、沉淀、过滤、萃取等多种方法,得到纯净的链霉素制剂。
3. 山梨酸钙山梨酸钙是一种广泛使用的防腐剂和保鲜剂,由发酵的亚铁酸菌(Gluconobacter oxydans)产生,其生产工艺如下:基础培养液:加入铵盐、硫酸铵、硫酸亚铁等组分,以满足微生物的基础营养需求。
预处理:将亚铁酸菌接入培养基中,培养24小时,产生菌体。
发酵罐:将预处理得到的菌体接种发酵罐中,发酵温度控制在30℃左右。
发酵工艺染菌综合分析及防止措施YUKI was compiled on the morning of December 16, 2020发酵工艺:染菌(bacteria infection)综合分析及防止措施原创2016-07-01 arrowone1.造成发酵染菌的可能途径有哪些?菌种培养过程操作不当培养基灭菌不彻底发酵设备(如发酵罐、管道)密封不严空气除菌不净2.既然染菌不可避免,哪我们应该怎样做?要提高生产技术水平,强化生产过程的管理,把握好各个易染菌的环节,尽可能防止发酵染菌的发生;而且一旦发生染菌,要能尽快找出其污染的原因,并采取相应的有效措施,把发酵染菌造成的损失降低到最小。
3.不同发酵过程相对危害最大的杂菌种类?青爲素的发酵细短产气杆菌链霧素的发酵细短杆菌、假单泡杆菌四环素的发酵双球菌、芽他杆菌、荚膜杆菌谷氨酸的发酵噬菌体柠檬酸的发酵青霉菌4.不同生产阶段染菌对发酵的影响:种子培养期染菌:对整个发酵过程的危害极大发酵前期染菌:严重干扰生产菌的生长繁殖发酵中期染菌:干扰生产菌的代谢,影响产物的生成发酵后期染菌:影响相对较小5.不同染菌原因对发酵的影响:种子带菌:将导致染菌范围不断扩大,使生产蒙受重大损失。
空气带菌:使发酵大面积染菌培养基或设备灭菌不彻底:一般不具延续性,使单个(批)发酵罐发酵失败设备渗漏:染菌儿率较大&发酵异常现象及染菌原因分析:(1)溶解氧的异常变化当杂菌是好气性微生物时,溶解氧的变化是在较短时间内下降,直至接近于零,且在长时间内不能回升;当杂菌是非好气性微生物,而生产菌由于受污染而抑制生长,使耗氧量减少,溶解氧升高。
(2)排气的C02异常变化如杂菌污染时,糖耗加快,C02含量含量增加,噬菌体污染后,糖耗减慢,C02 含量减少。
因此,可根据C02含量的异常变化判断染菌。
(3)其它异常现象:如菌体生长不良、pH值的异常变化、发酵过程中泡沫的异常增多、发酵液的颜色异常变化、代谢产物含量的异常下跌、发酵周期的异常拖长、发酵液的粘度异常增加等判断染菌。
青霉素发酵工艺仿真实验报告
一、实验目的
1、了解青霉素发酵工艺原理及操作过程。
2、掌握青霉素发酵装置的基本操作方法,掌握发酵参数的调节技巧。
3、进行实验仿真,验证参数的调节方法是否符合实验要求。
二、实验原理
青霉素发酵工艺是指利用青霉素菌进行发酵获得青霉素的过程,一般采用液态发酵。
发酵工艺的发酵条件有温度、湿度、pH值、时间等,发酵液体的物理性质也会影响青霉素发酵的产率。
三、实验方法
1、实验仪器准备:
(1)青霉素发酵模拟装置
(2)量筒
(3)直流搅拌机
2、操作步骤:
(1)安装青霉素发酵仪;
(2)待装置稳定后,校准温度及湿度,进行发酵;
(3)根据发酵过程的参数调定好,设置发酵时间,开始发酵;
(4)根据实验结果,对参数进行调整,观察发酵后产物的变化;
(5)判断实验结果是否达到实验要求,如有不符合要求的参数,进行调整,直至实验结果满足要求。
四、实验结果
1、发酵后的青霉素含量为11.4%,较理想值接近;
2、温度在25℃-30℃之间,湿度50%-60%;
3、发酵时间设置在48小时,搅拌机调节在240-250RPM,杀菌温度在120℃以上。
五、实验总结
1、实验结果符合实验要求,表明发酵温度、湿度、pH值、搅拌转速的设置符合有机发酵要求;
2、本实验的实验数据可以为后续发酵技术的应用提供参考;
3、可以在未来针对有机发酵体系的其他指标进行深入研究。
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发酵工艺:工程菌高密度发酵工艺开发策略8项(以大肠杆菌为例)利用重组DNA技术获取的生物药物在人类文明史上具有划时代的意义。
许多价值高产量低的功能蛋白如干扰素、白细胞介素、集落刺激因子、生长激素、胰岛素、人血白蛋白、蛋白酶等都在工程菌中获得了高效率表达。
由于工程菌高密度培养能够提高单位体积的产量,在工业生产上可以提高效率降低成本。
所以,高密度培养一直都是发酵工程师们所追捧的热点。
本文就工程大肠杆菌高密度发酵工艺开发中涉及的关键控制点加以探讨。
1工程菌种稳定可靠的菌种是工业化大生产的有力保障,直接关系到生产效率和成本高低。
不同于传统诱变育种模式,在对待工程菌菌种问题上,有人认为基因工程菌种构建完成后无需经过严格单克隆筛选,既节约时间成本又大大减少了工作量,这其实是一个认识误区。
这样做出来的菌种很难连续稳定传代50次以上,给中试放大以及后续的长期稳定生产留下了隐患。
业内一般以能否稳定遗传50代作为判断工程菌种优劣的一个标准。
发酵所需的接种量不是越大越好,要适当。
接种量过小导致适应期过长,菌种易提前老化,也增加了杂菌污染的风险。
接种量过大会过早引起溶氧不足,导致发酵失控。
且营养物质消耗过快也会影响后期正常生长。
一般大肠杆菌接种量遵循逐级增大的原则,并将最后一级的放大倍数控制在10倍左右。
种子培养一定要在最佳条件下进行,培养时间不宜过长,当种子生长至最佳状态时果断移种。
如果种子做的不好,其负面影响往往在发酵中后期会有所体现。
工程菌种培养会加入抗生素,不仅是为了抑制杂菌生长,更重要的是为了给菌种形成正向的抗性筛选压力,及时淘汰质粒丢失的菌株或者衰老的菌体,保证质粒携带菌群的正常生长与表达。
2高密度发酵培养基除了必须的碳源以外,有机复合氮源在蛋白表达阶段不可或缺。
有机复合氮源可提供丰富的氨基酸、小肽、嘌呤、嘧啶、维生素、生物素以及一些生物活性物质,能减轻细胞代谢负担,促进外源蛋白表达。
如果酵母膏和蛋白胨是以流加的方式添加时,存在一种非常有趣的代谢机制:当流加培养基中只有酵母膏时,重组蛋白不稳定;而当流加培养基中只有蛋白胨时,大肠杆菌难以再利用其所产生的乙酸。
发酵⼯程实验⽅案⽣物发酵⼯程实验实验⼀................................ 利⽤酵母富集培养基分离酵母菌实验⼆... ......................... 分离纯化酵母菌实验三... ......................... 酵母菌的保藏实验四............................... ⼤肠杆菌⽣长曲线测定及pH对⽣长曲线的影响实验五.............................. 发酵罐的构造及操作实验六.............................. 发酵罐实灌灭菌操作实验七.............................. 利⽤7L发酵罐对地⾐芽孢杆菌进⾏补料分批发酵培养实验⼋..............................淀粉酶⽣成曲线的测定实验⼀、利⽤酵母富集培养基分离酵母菌⼀实验⽬的1、通过本实验加深理解酵母富集培养基的原理和应⽤;2、掌握涂布分离技术;3、熟悉从⾃然样品⼟壤中分离酵母菌的具体操作⽅法⼆实验原理酵母菌主要分布于含糖⾼和酸度较⾼的⾃然环境中,在果园表⼟和浆果、蔬菜、花蜜和蜜饯等的表⾯很容易找到它们。
在⼟壤中,由于各种微⽣物混杂在⼀起且酵母菌的数量相对⽐较少,故可以利⽤酵母菌富集培养基进⾏富集培养,该培养基含有较⾼的葡萄糖(5%)和较酸(pH为4.5)的环境,以及能抑制多种杂菌(许多细菌、放线菌和快速⽣长霉菌)的孟加拉红(玫瑰红),故⼗分有利于酵母菌的增值。
三实验材料⼟壤(标注采集地点)培养基:酵母富集培养基(5%葡萄糖、0.1%尿素、0.1%硫化铵、0.25%磷酸⼆氢钾、0.05%磷酸氢⼆钠、0.1%七⽔合硫酸镁、0.01%七⽔合硫酸铁、0.05%酵母膏、0.003%孟加拉红、1.9%琼脂 pH4.5)移液枪、培养⽫、天平、涂布棒、棉绳、250ml三⾓瓶、75%酒精棉花、摇床等四实验步骤1、采集⼟样:采集葡萄园或其他果园、菜地等的⼟壤若⼲(要求:先铲去2~3cm 的表⼟,再采集⼟样)适当研碎。
山西药科职业学院-制药工程系-2013届毕业生论文2013届毕业生论文浅谈青霉素的发酵工艺所属系专业班级学生姓名学号指导教师二〇一三年六月目录1 青霉素的发酵工艺 (2)1.1 工艺流程 (2)1.1.1 丝状菌三级发酵工艺流程 (2)1.1.2 球状菌二级发酵工艺流程 (2)2 青霉素发酵过程 (2)2.1 生产孢子的制备 (2)2.2 种子罐和发酵罐培养工艺 (3)3 青霉素发酵控制 (3)4 青霉素发酵过程的特点 (3)5 青霉素发酵过程的生产方式 (4)6 青霉素发酵过程的优化控制问题 (4)7 总结 (4)浅谈青霉素的发酵工艺娟摘要:青霉素是一种重要的抗生素,在目前的制药工业中占有举足轻重的地位,本文以青霉素发酵生产线,简单论述了从种子的制备到扩大生产至发酵罐这一流程,指出了青霉素发酵生产中各工艺点的控制,以及培养基的灭菌工艺,研究和优化其生产工艺对人类健康有重要意义,同时也为国内青霉素工业生产的技术进步做出来贡献。
关键词:青霉素发酵工艺优化控制青霉素是抗生素的一种,是指从青霉菌培养液中提制的分子中含有青霉烷、能破坏细菌的细胞壁并在细菌细胞的繁殖期其杀菌作用的一类抗生素,是第一种能够治疗人类疾病的抗生素。
青霉素类抗生素是β-内酰胺类中一大类抗生素的总称。
它是生产量最大、应用最广泛的抗生素,其中抗菌作用强、疗效高、毒性低等优点,是治疗敏感性细菌感染的首选药物。
1 青霉素的发酵工艺1.1 工艺流程1.1.1 丝状菌三级发酵工艺流程冷冻管(25℃,孢子培养,7天)→斜面母瓶(25℃,孢子培养,7天)→大米孢子(26℃,种子培养56h,1:1.5vvm)→一级种子培养液(27℃,种子培养,24h,1:1.5vvm)→二级种子培养液(27-26℃,发酵,7天,1:0.95vvm)→发酵液1.1.2 球状菌二级发酵工艺流程冷冻管(25℃,孢子培养,6-8天)→亲米(25℃,孢子培养,8-10天)→生产米(28℃,孢子培养,56-60h,1:1.5vvm)→种子培养液(26-24℃,发酵,7天,1:0.8vvm)→发酵液2 青霉素发酵过程2.1 生产孢子的制备将砂土保藏的菌种孢子用甘油、葡萄糖、蛋白胨组成的培养基进行斜面培养,经传代优化。
多杀菌素补料发酵工艺的研究 邹球龙;郭伟群;王超;胡翔;韩伟;张晓琳 【摘 要】利用30 L及50 L发酵罐,通过控制pH和补料优化多杀菌素发酵工艺,提高多杀菌素的产量.采用优化后的补料发酵工艺,多杀菌素的发酵产量可达1 050 μg/mL,较对照575 μg/mL提高82%.为多杀菌素的工业化生产提供了依据.
【期刊名称】《粮油食品科技》 【年(卷),期】2014(022)003 【总页数】3页(P86-88) 【关键词】刺糖多孢菌;多杀菌素;补料发酵工艺 【作 者】邹球龙;郭伟群;王超;胡翔;韩伟;张晓琳 【作者单位】国家粮食局科学研究院,北京100037;国家粮食局科学研究院,北京100037;国家粮食局科学研究院,北京100037;国家粮食局科学研究院,北京100037;国家粮食局科学研究院,北京100037;国家粮食局科学研究院,北京100037
【正文语种】中 文 【中图分类】TQ920.6
多杀菌素,又名刺糖菌素,是土壤放线菌刺糖多孢菌经有氧发酵产生的次级代谢产物,属大环内酯类化合物。可有效防治鳞翅目、双翅目、缨翅目、鞘翅目及膜翅目等多种害虫[1-2]。多杀菌素及其衍生物兼有生物农药的安全性和化学合成农药的速效性,因其具有低毒、低残留、对人安全、对非靶标动物和环境安全、自然分解快等优点,曾先后于1999年、2008年、2010年三次获得美国“总统绿色化学品挑战奖(Presidential Green Chemistry Challenge A-ward)”[3-4]。 我国对多杀菌素的研究还处于试验阶段,尚无工业化生产的相关报道。现阶段多杀菌素的研究热点主要集中在全合成和分子改造上[5-6]。国内多杀菌素发酵水平较低,需进一步选育高产菌株,提高发酵工艺水平。本研究利用30 L及50 L发酵罐对经过多次诱变选育获得的多杀菌素高产菌株进行培养基配方改良和发酵工艺优化,研究补料发酵工艺,为多杀菌素的工业化生产奠定基础。 1 材料与方法 1.1 仪器设备 15 L发酵罐,德国satorius集团;30 L及50 L发酵罐,镇江东方生物工程设备有限公司;SBM/SSX摇床,瑞士Kuhner公司;Nova BioProfile 300多参数分析仪,美国Nova公司;Waters 515/2487型高效液相色谱仪,美国Waters公司。 1.2 菌种与培养基 1.2.1 菌种 刺糖多孢菌ASAGF73,本实验室保存。 1.2.2 培养基[7-8] 斜面及平板培养基(g/L):葡萄糖5.0,牛肉膏3.0,酪蛋白胨 0.25,琼脂 18.0。pH 7.2 。 种子培养基(g/L):葡萄糖 15.0,可溶性淀粉10.0,豆饼粉 3.0,棉籽蛋白 3.0,大豆蛋白胨 25.0,MgSO42.0。pH 7.2。 发酵培养基(g/L):葡萄糖 70.0,棉籽粉 20.0,NaCl 3.0,K2HPO4·3H2O 0.2,FeSO4·7H2O 0.05,CaCO31.0。大豆油 3 mL/L,pH 7.0。 上述培养基12l℃灭菌30 min,葡萄糖单独115℃灭菌25 min。 发酵罐培养基同摇瓶,培养基121~124℃在位灭菌30 min。灭菌后pH在6.5~7.0之间。 培养条件:接种量10%,培养温度29℃,摇瓶转速为240 r/min,发酵罐通过搅拌将溶氧控制在40% 以上。 1.3 实验方法 1.3.1 基础培养基优化 本实验利用摇瓶在原发酵培养基的基础上添加0.3%~0.7%的酵母提取物及0.4%~1.6%玉米浆干粉进行氮源优化。 1.3.2 补料发酵工艺优化 1.3.2.1 pH的优化 流加稀盐酸调节 pH,将 pH分别控制在 6.5、7.0、7.5 和 8.0。 1.3.2.2 残糖水平优化 补料工艺中,将基础葡萄糖添加量由60 g/L降至30 g/L,将残糖控制在不同水平,对照为原工艺。 1.4 相关参数检测 (1)糖、氮的测定:总糖测定参照山东科学院SGD-Ⅳ全自动还原糖测定仪仪器说明书;葡萄糖及氨态氮测定参照Nova BioProfile 300多参数分析仪仪器使用说明书。 (2)生物量的测定:PMV法,发酵液4 000 r/min离心15 min,计算沉淀固体占发酵液的质量百分比。 (3)多杀菌素发酵产量的测定[9]:取发酵液2 mL,加入无水甲醇4 mL,充分振荡30 min,转速4 000 r/min离心10 min,上清14 000 r/min离心5 min,上清液用HPLC测定多杀菌素的产量。色谱条件:waters高效液相色谱仪:C18反相柱(250 mm×4.0 mm);流动相为甲醇∶乙腈∶水 =45∶45∶10(v/v/v,其中水含 0.05%乙酸铵);流速1.0 mL/min;检测波长244 nm;进样量10 μL;柱温25℃。 2 结果与分析 2.1 基础培养基优化 由于多杀菌素发酵属于部分生长偶联型发酵[10],且主要在稳定期合成多杀菌素[11],因此,只有生物量达到一定量之后,发酵后期多杀菌素产量才能进一步提高。刺糖多孢菌ASAGF73在发酵过程中生长缓慢、延滞期长。酵母提取物和玉米浆干粉营养丰富,常作为速效有机氮源,适量添加酵母提取物和玉米浆干粉有利于菌丝生长。因此在本实验中以生物量为主要目标在不影响前期发酵产量的前提下进行了酵母提取物及玉米浆干粉的筛选。 2.1.1 酵母提取物对生物量及多杀菌素产量的影响 发酵配方中分别添加质量分数为0.3%的酵母浸膏和酵母浸粉,对照为不添加酵母提取物。 表1 不同酵母提取物对生物量及多杀菌素产量的影响? 结果表明,酵母提取物有利于菌体的生长,在添加酵母提取物的各组中,生物量及多杀菌素产量均大于不添加酵母提取物的对照组(表1)。另与酵母浸粉相比较,酵母浸膏更有利于发酵产量的增长。 酵母浸膏最适浓度的筛选结果见表2。胞内代谢产物的产量受生物量影响较大,生物量提高,后期产素相应提高,由表2可知,在酵母浸膏浓度为0.5%时,生物量最大,此时多杀菌素发酵产量最高。所以采用0.5%的酵母浸膏。 表2 酵母浸膏浓度优化结果? 2.1.2 玉米浆干粉对生物量及多杀菌素产量的影响 在固定0.5%酵母浸膏的基础培养基中,添加不同比例的玉米浆干粉。分别培养不同时间后测定生物量及产量,结果如表3所示。摇瓶筛选结果表明添加一定量的玉米浆干粉有利于菌丝生长。随着玉米浆干粉浓度的不断增加,生物量及产量先呈上升趋势,在浓度为1.0%时都达到最高。但是速效氮源也存在类似于葡萄糖的阻遏效应[12],随着玉米浆干粉的继续增加,生物量的变化表现出抑制作用。 表3 玉米浆干粉浓度对生物量及多杀菌素产量的影响? 通过上述摇瓶筛选,在原有发酵培养基的基础上,添加0.5%酵母浸膏和1.0%的玉米浆干粉作为初始发酵培养基进行发酵罐实验。 2.2 补料发酵工艺优化 发酵过程中过高或者过低的pH均会对微生物的生长及代谢造成不同程度的影响[12]。多杀菌素发酵过程中发酵液pH波动较大,在发酵过程中逐渐升高,高峰达到8.6,可能影响多杀菌素的合成。因此需要调节pH来选择其最适范围。此外,原有工艺为分批发酵,基础含糖量高,整个发酵过程中残糖维持较高水平,当发酵至230 h时,残糖仍在20 g/L以上。高糖不但影响溶氧水平,还会对产物的合成造成一定的影响。因此在补料工艺中,对残糖的控制范围进行了确定。 2.2.1 pH的优化 在不控制pH时,在发酵中后期pH维持在8.0以上,pH水平过高,影响了多杀菌素的合成,250 h放罐时的发酵单位仅为575 μg/mL(图1)。当用稀盐酸将pH控制在不同水平时,发现过高及过低的pH对多杀菌素的合成也有一定影响。根据上述结果,确定通过流加稀盐酸,将pH控制在7.0~7.5之间时,多杀菌素产量达到最高。 图1 补料工艺和原有工艺pH及产量变化曲线 2.2.2 残糖水平优化 以葡萄糖作为主要碳源和能源生产抗生素时容易导致葡萄糖效应[13],抑制次级代谢产物的合成,所以一般采用葡萄糖的补料或流加来减少其抑制作用。图2、图3结果表明,残糖全程控制在相对稳定较低的水平,生物量在100 h左右达到最大,缩短了迟滞期,抗生素合成起步单位较对照提前 24 h。250 h发酵单位达到 1 050 μg/mL,较对照提高82%。 图2 原工艺残糖、生物量及产量变化曲线图 图3 补料工艺残糖、生物量及产量变化曲线图 3 结论 培养基的优化通常是发酵工艺优化的第一步。玉米浆和酵母浸膏作为速效氮源,含有微生物生长和代谢所必需的氮源、微量元素、维生素等[14]。本研究结果表明,添加酵母浸膏和玉米浆干粉之后,菌丝前期生长速率加快,延滞期缩短,生物量明显提高,为后期多杀菌素产量的提高奠定了基础。 张竞立、朱明军等人通过分批发酵动力学研究发现弱酸条件有利于菌体生长,且得出多杀菌素的发酵是一个部分生长相关型发酵,合成多杀菌素主要在稳定期[10-11]。本研究的结果表明,pH 控制在7.0~7.5之间时,多杀菌素产量达到最高,说明中性偏弱碱条件更有利于刺糖多孢菌产多杀菌素,与代鹏等[5]的研究结果一致。 前期培养基优化结果表明,葡萄糖是刺糖多孢菌产多杀菌素的最适碳源。但是以葡萄糖作为主要碳源和能源生产抗生素时容易导致葡萄糖效应[13],抑制次级代谢产物的合成,所以一般采用葡萄糖的补料或流加来减少其抑制作用。本研究将残糖控制在5~15 g/L之间,抗生素合成起步单位较对照提前24 h,250 h 发酵单位达到 1 050 μg/mL,较对照提高82%。可见,控制残糖量在合适的水平,是补料发酵工艺的关键。 参考文献: [1]MILLAR N S,Denholm I.Nicotinic acetylcholine receptors:targets for commercially important insecticides[J].Invert Neurosci,2007(7):53-66. [2]KIRST H A,MICHEL K H,MYNDERSE J S.Discovery,isolation,and structure elucidation of a family of structurally unique fermentation derived tetrayclicmacrolides[J].Synthesis and Chemistry of Agrochemicals,1992(3):214 -225. [3]Chio E H.Spinosyn Insecticides:PartⅠ.Blockbuster Products from a Remarkable Discovery[J].Formosan Entomol,2011,31(1):1-13. [4]Chio E H.SpinosynInsecticides:PartⅡ.Triple Winner of the US -EPA Presidential Green Chemistry Challenge Award[J].Formosan Entomol,2011,31(1):15 -23.