多殺菌素發(fā)酵調(diào)控及過程工程研究.pdf

1、多殺菌素是一種新興的高效生物農(nóng)藥，它是由刺糖多孢菌好氧發(fā)酵獲得的次級代謝產(chǎn)物，用途廣泛，市場需求量大，但是多殺菌素發(fā)酵生產(chǎn)尚存在一些亟待解決的問題，其中，提高多殺菌素發(fā)酵產(chǎn)量并降低能耗和成本是研究熱點(diǎn)。本文以Saccharopolyspora spinosa ATCC49460（S.spinosa ATCC49460）為出發(fā)菌株，通過分析多殺菌素合成途徑的關(guān)鍵點(diǎn)，開展相應(yīng)的發(fā)酵過程調(diào)控和過程工程優(yōu)化研究，以期建立提高多殺菌素產(chǎn)量并降低能

2、耗和成本的多殺菌素發(fā)酵過程調(diào)控及優(yōu)化方法。取得的主要研究結(jié)果如下：
　　1．研究發(fā)現(xiàn)添加外源脂肪酸可通過促進(jìn)聚酮合成顯著提高多殺菌素產(chǎn)量，添加外源S-腺苷甲硫氨酸（SAM）可通過促進(jìn)鼠李糖和福樂氨糖的甲基替代顯著提高終產(chǎn)物多殺菌素產(chǎn)量。通過進(jìn)一步優(yōu)化，建立了促進(jìn)多殺菌素合成的有效調(diào)控方法及發(fā)酵工藝如下：
　?。?）確定了最佳外源脂肪酸類型及其添加方式。通過比較幾種常見的廉價(jià)外源脂肪酸(五種植物油，例如：大豆油，菜籽油，玉米油

3、，葵花油，花生油)的作用效果，發(fā)現(xiàn)菜籽油促進(jìn)作用效果最佳，并優(yōu)化了菜籽油的添加時(shí)間和添加劑量，當(dāng)發(fā)酵第96h添加10g/L的菜籽油時(shí)，可使多殺菌素產(chǎn)量提高4.0倍。
　　（2）創(chuàng)建了一種持續(xù)供給廉價(jià)SAM的釀酒酵母共培養(yǎng)方法。即在多殺菌素發(fā)酵的第96h接種7％（v/v）釀酒酵母進(jìn)行共發(fā)酵，持續(xù)供給廉價(jià)SAM，可使多殺菌素產(chǎn)量提高6.3倍。
　　2.研究分析了發(fā)酵過程溶氧變化對細(xì)胞生長、能量代謝、產(chǎn)物合成及其關(guān)鍵酶基因表達(dá)量的

4、影響，揭示了多殺菌素發(fā)酵過程菌體生長和產(chǎn)物合成分階段的溶氧需求規(guī)律，并建立了分階段溶氧控制策略，即在發(fā)酵的第0-24h，24-96h，96-168h，168-240h四個(gè)階段，分別將溶氧控制在40%、50%、30%、25%，使多殺菌素最終產(chǎn)量比溶氧恒定控制在50%，40%，30%和25%分別提高了652.1%，326.1%，546.8%和781.4%。
　　3.研究建立了低成本高效率的多殺菌素非糧發(fā)酵技術(shù)。首先，比較分析了棉籽粉、

5、酵母粉兩種氮源對多殺菌素發(fā)酵的影響，實(shí)現(xiàn)了不影響多殺菌素產(chǎn)量的前提下的廉價(jià)棉籽粉對酵母粉的部分替代，酵母粉用量減少50%；其次，比較分析了四種非糧碳源替代對多殺菌素發(fā)酵的影響，發(fā)現(xiàn)廉價(jià)的黃姜糖液較葡萄糖顯著提高了多殺菌素的產(chǎn)量；進(jìn)一步通過響應(yīng)面優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了發(fā)酵培養(yǎng)基的全非糧替代，顯著降低了發(fā)酵成本。
　　4.創(chuàng)建了非糧發(fā)酵多殺菌素聯(lián)產(chǎn)黃姜皂素的清潔生產(chǎn)技術(shù)及工藝。通過菌種選育，獲得1株可高效利用含皂苷的黃姜水解糖液的菌株S.spi