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抗生素发酵的若干微生物及工程问题研究

金志华

  本文对原始霉素、替考拉宁和利福霉素B三种抗生素的菌种选育、发酵工艺、发酵放大及发酵动力学进行了研究。首先对原始霉素发酵培养基进行了优化。先用单因子法考察了发酵培养基各因素对原始霉素发酵的影响,再用正交试验法综合考虑各因素的影响,得到了原始霉素的最佳发酵培养基,其成分为:淀粉3%,葡萄糖2%,黄豆饼粉2%,蛋白胨0.5%,鱼粉0.5%,(NH)_2SO_40.15%,MgSO_40.1%,KH_2PO_40.04%,CaCO_30.04%,CaCO_30.04%,豆油1%,pH6.0。发酵培养18小时补加0.4%的正丙醇。原始霉素的发酵存在碳源分解物代谢阻遏现象和氮源分解代谢物阻遏现象。再根据原始霉素、替考拉宁和利福霉素B三种抗生素的生物合成及代谢调控原理分别对原始霉素产生菌、替考拉宁产生菌和利福霉毒B产生菌进行了推理选育,提高了这三种抗生素的产量和质量。根据原始霉素的生物合成途径对原始霉素产生菌始旋链霉菌进行推理选育,原始出发菌株S.pristinaespiralis ATCC 25486经过12次单菌落分离,其间经历5次UV诱变并分别筛选0.1%AA~r菌株、0.3%AA~r菌株、0.1%Val~r菌株0.1%、KTM~r菌株、0.1%DOG~r菌株,获得了菌株S.Pristinaespiralis12-55,其生产能力较原始出发菌株S.pristinaespiralis ATCC 25486提高了100倍,达到3000u/ml。通过发酵动力学实验研究,确定了菌株S.Pristinaespiralis12-55原始霉素的积累属于非生长偶联型。替考拉宁产生菌替考游动放线菌97-5-74已经经过系统的诱变育种,本工作根据缬氨酸是TA_(2-2)组份酰基侧链的生物合成前体的机理,以缬氨酸肟酸为筛选剂,对替考拉宁产生菌A.teichomyceticus 97-5-74进行了推理选育,获得缬氨酸氧肟酸抗性菌株A.teichomyceticus 98-1-227,其发酵效价达至2091u/ml,比出发菌株A.teichomyceticus97-5-74提高43%,TA_(2-2)组份含量也从34%增加到65%。根据摇瓶发酵的实验数据,菌株A.teichomycelicus 98-1-227替考拉宁的生物合成也属于非生长偶联型。利福霉素B由地中海拟分枝酸菌产生,已工业化生产。本工作对利福霉素B的生产菌株A.mediterranei XC 102进行了进一步的选育。根据利福霉素B的生物合成途径和代谢调节原理对利福霉素B产生菌A.mediterranei XC 102进行推理选育,以减轻芳香氨基酸和对羟基苯甲酸对利福霉素B生物合成的反馈抑制作用,并提高前体丙酸的含量,从而提高利福霉素B的产量。原始出发菌株A.mediterranei XC 102经过8次单菌落分离,其间经历4次UV诱变并分别筛选0.1%Trp~t 菌株、0.5% Trp~t 菌株、0.1% Phba~t 菌株、0.1% P~r 菌株,获得了菌株A.浙川.人学博0:学位论义medilerranei XC 9-25,JL’卜产‘能力较凉始川发陶株 A.medilerral;ei XC 102提高厂1.385倍,达到10000if/_卜 除I充广‘外,菌种A l);e价阳厂I·。nej*C 9-25 n只有菌休屠少,I]}11’氧传递和利祸霉素D提耿的优点。通过动力学实验研究,菌株A.medilel·ra。ei XC 9-25$fi福霉素 B…J合成’主菌体生长不同步,巳U七菌株 A.mediter,。anei XC 9-25利祸霉素 B的合成属J’引。l卜长偶联型。针对原始霉素、抖考拉宁和利报霉素B发酵的不同特点,对这_三利。抗u:素的发酵放大分别进行了研究,井提出了抗生素发酵的放大准则。原始霉素的发酵对溶氧的要求较高,而对剪切力不敏感。在发酵过程中控制溶氧不低于25%,成功地实现了原始霉素从摇瓶发酵到151发酵罐 rhJ歇发酵的放大,发酵效价达到3000u加lo披考拉十的发酵对溶氧的要求较高,DIW对剪切力较敏感。在发酵过甜小控制转速不大于 500rpnL溶氧不低J’25%,成功地实现了衬考拉宁从摇瓶发酵到15发酵罐间歇发恫的放人,发酵效价达到旧07u/n。l。利祸霉素B的发酵对溶氧的要求较高,而对剪切力不敏感。在发酵过程中控制溶氧不低125%,成功地实现了利福霉素 B从摇瓶发酵到151发酵罐问歇发酵的放大,6大周期发酵效价达到10000LI/111。流加补料有利于非生长依赖型抗牛素产量的提高。在 15发酵罐I:采川葡萄糖和氨水流加补料工艺,利福霉素巳的发酵效价较问歇发酵有大幅度的提高,9天周 期发酵效价达到18665U/m】。采用申位休积输入功率与单位体积所消耗的通气功率相同的放人原则,成功地将uI发酵罐流加补料发酵工艺放人到7m’发酵罐和60m‘发酵罐,发酵效价分别达到172州;厂ml和mll(川加I(发酵周则9大),n发酵液菌丝浓度较低,达到闽际先进水个。最后根抓*会状菌的牛K机理及抗生素的发酵?……   
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