埃博霉素補料分批發(fā)酵工藝研究.pdf

1、粘細菌中的纖維堆囊菌發(fā)酵產(chǎn)生的次級代謝產(chǎn)物埃博霉素是一類較新的大環(huán)內(nèi)酯類化合物。由于這類化合物具有抗真菌的性質(zhì)，最初它們是作為植物保護劑進行研究。后來人們發(fā)現(xiàn)其對動物細胞具有細胞毒活性，表征為微管蛋白聚合劑，從而越來越引人注意?，F(xiàn)已知埃博霉素能發(fā)揮類似于紫杉醇的穩(wěn)定微管效應進而起到抗快速增殖細胞如腫瘤細胞或其他多度增殖細胞的疾病的細胞毒活性作用。埃博霉素活性高于紫杉醇，對紫杉醇耐受及多藥抗性的癌細胞具有很好的抑制作用，而且埃博霉素具有較

2、紫杉醇簡單的化學結(jié)構(gòu)和良好的水溶性，可通過大規(guī)模發(fā)酵生產(chǎn)等特點，使得埃博霉素成為新一代抗腫瘤藥物的研發(fā)熱點。然而，其產(chǎn)生菌纖維堆囊菌的合成水平較低，成為埃博霉素類藥物研發(fā)的主要限制。鑒于纖維堆囊菌的難操作性，國際上針對埃博霉素的生物合成改造多考慮在異源菌株中進行，但是異源表達的困難在于：埃博霉素對異源宿主菌產(chǎn)生的細胞毒性使異源表達產(chǎn)量極低。因此選擇對埃博霉素產(chǎn)生菌纖維堆囊菌進行改造，以及對其發(fā)酵工藝進行優(yōu)化來獲得埃博霉素，仍是最有效的方

3、法。
　　本文以埃博霉素生產(chǎn)菌作為研究對象，對其搖瓶發(fā)酵培養(yǎng)條件下的基本參數(shù)及50L發(fā)酵罐分批發(fā)酵條件下的發(fā)酵參數(shù)進行了研究，并在此基礎上進行了培養(yǎng)條件的優(yōu)化并采用響應面法對補料條件進行了優(yōu)化。最終通過發(fā)酵罐逐級放大試驗，建立了一套高效的埃博霉素發(fā)酵生產(chǎn)方法。在搖瓶發(fā)酵條件下研究了埃博霉素生產(chǎn)菌的生產(chǎn)基礎發(fā)酵參數(shù)，確定了纖維堆囊菌的快速生長過程與還原糖的消耗過程相偶聯(lián)，而埃博霉素作為次級代謝產(chǎn)物，其合成過程滯后于菌體的生長過程，在

4、菌體生長穩(wěn)定期大量合成。而氨基氮的消耗規(guī)律在發(fā)酵過程中表現(xiàn)不明顯。據(jù)此而確立了一套以還原糖、生物量、埃博霉素產(chǎn)量為主要測定參數(shù)的工藝研究方法。搖瓶實驗條件放大到發(fā)酵罐實驗條件時，所得到的產(chǎn)物和產(chǎn)量往往有較大差別，特別是對培養(yǎng)環(huán)境極為敏感的纖維堆囊菌。發(fā)酵基本動力參數(shù)也可能會因為實驗條件的放大而產(chǎn)生變化。為了能夠向埃博霉素的大規(guī)模生產(chǎn)更進一步，本實驗又針對發(fā)酵罐分批發(fā)酵特點進行初步研究，分析了甘油、丙酸鈉的補料條件對纖維堆囊菌的生長及埃博

5、霉素產(chǎn)量的影響。最后采用響應面法對甘油及丙酸鈉的補料濃度及補料時間進行工藝優(yōu)化。建立最優(yōu)化的補料條件：在發(fā)酵的第4天補料10mg/L的甘油，0.4mg/L的丙酸鈉。在給定的條件下埃博霉素的產(chǎn)量增加了13.7％。補料條件建立之后，發(fā)酵過程條件的參數(shù)是否受到影響并做相應變化便成為首先應該研究的問題。溫度和pH的變化對微生物生長過程中的酶促反應有很大影響，而接種量的多少則會影響到在發(fā)酵過程中菌體的生長和目的產(chǎn)物的得率。實驗對補料條件下的發(fā)酵溫