利迪鏈霉菌G117產(chǎn)納他霉素發(fā)酵工藝研究.pdf

1、納他霉素是一種廣譜、高效的天然真菌抗生素，廣泛應(yīng)用于植物病害生物防治、食品防腐、醫(yī)療等方面。由于目前納他霉素發(fā)酵生產(chǎn)產(chǎn)量低、周期長(zhǎng)，其應(yīng)用受到了限制。利迪鏈霉菌（Streptomyces lydicus）G117是以利迪鏈霉菌A01和A02為出發(fā)菌株，利用基因重排技術(shù)選育出來(lái)的納他霉素高產(chǎn)新菌株，其發(fā)酵周期較出發(fā)菌株明顯縮短，產(chǎn)量顯著提高。本文對(duì)利迪鏈霉菌G117生產(chǎn)納他霉素的發(fā)酵工藝進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。通過對(duì)培養(yǎng)基組成和發(fā)酵條件的優(yōu)化，

2、大幅提高了納他霉素產(chǎn)量，并建立了補(bǔ)料分批發(fā)酵動(dòng)力學(xué)模型，為進(jìn)一步研究及工業(yè)生產(chǎn)提供理論依據(jù)。主要研究結(jié)果如下:
　　(1)依次使用Plackett-Burman設(shè)計(jì)、最陡爬坡法和Box-Behnken中心組合設(shè)計(jì)優(yōu)化利迪鏈霉菌G117產(chǎn)納他霉素的發(fā)酵培養(yǎng)基，納他霉素產(chǎn)量較基礎(chǔ)發(fā)酵培養(yǎng)基有顯著提高，由2040.45mg/L提高到了2718.57mg/L，提高了33.2％，且與模型預(yù)測(cè)的產(chǎn)量2708.06mg/L無(wú)顯著性差異。優(yōu)化后的

3、發(fā)酵培養(yǎng)基組成:玉米淀粉46.15g/L、豆粕粉14.80g/L、氯化鈉5.88g/L、葡萄糖10g/L、蛋白胨6g/L、硫酸銨7.5g/L、硫酸鎂0.5g/L、磷酸二氫鉀0.3g/L、碳酸鈣10g/L、高溫淀粉酶0.05g/L。
　　(2)通過試驗(yàn)確定接種最適種齡24h，最適接種量為9％。發(fā)酵過程中的溫度對(duì)納他霉素的產(chǎn)量有顯著影響，較高的發(fā)酵溫度有利于菌體生長(zhǎng)，較低的發(fā)酵溫度有利納他霉素的合成，因此對(duì)利迪鏈霉菌G117發(fā)酵進(jìn)行溫

4、度兩階段控制策略，即0-36h，發(fā)酵溫度為30℃，36h后發(fā)酵溫度調(diào)為28℃，采用這一最優(yōu)化的溫度兩階段控制，納他霉素的產(chǎn)量提高到3516.65mg/L，分別較28℃和30℃單一溫度發(fā)酵納他霉素產(chǎn)量提高19.1％和20.34％。
　　(3)確定利迪鏈霉菌G117發(fā)酵的最適初始pH為7.3;采用pH-補(bǔ)糖聯(lián)動(dòng)的方法，確定了在發(fā)酵過程中控制pH在6.3時(shí)納他霉素的產(chǎn)量最高，為5208.88mg/L，明顯高于不控制pH時(shí)納他霉素的產(chǎn)量，

5、提高47.49％。發(fā)酵培養(yǎng)24h時(shí)添加0.1％丙酸鈉，納他霉素的產(chǎn)量為3982.53mg/L，較不添加前體時(shí)的產(chǎn)量提高了10.26％。
　　(4)采用優(yōu)化的培養(yǎng)基在最適的培養(yǎng)條件下進(jìn)行補(bǔ)料分批發(fā)酵試驗(yàn)，納他霉素的產(chǎn)量為11.81g/L，較優(yōu)化前提高了69.57％。建立了納他霉素分批補(bǔ)料動(dòng)力學(xué)模型:
　　菌體生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)模型:X(t)=1.374e0.1908t/0.897+0.103e0.1908t，R2=0.9978;

6、>　　產(chǎn)物生成動(dòng)力學(xué)模型:P(t)=0.686182ln(0.897+0.103e0.1908t)，R2=0.9600;
　　底物消耗動(dòng)力學(xué):S(t)=50.7052-1.5952e0.1908t/0.897+0.103e0.1908t-0.8998ln(0.897+0.103e01908t),R2=0.9819。該模型的預(yù)測(cè)值與試驗(yàn)值的擬合非常好，能較好的描述利迪鏈霉菌G117補(bǔ)料分批發(fā)酵過程中菌體濃度、納他霉素產(chǎn)量、總糖濃度的