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《浙江大学》 2005年
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纳他霉素高产菌株选育、发酵条件优化、发酵动力学及溶解度的研究

骆健美  
【摘要】:纳他霉素(Natamycin)是一种二十六元多烯大环内酯类抗生素,由纳塔尔链霉菌(Streptomyces natalensis)、恰塔努加链霉菌(Streptomyces chatanoogensis)和褐黄孢链霉菌(Streptomyces gilvosporeus)等经发酵生产,是一种高效、广谱的抗真菌抗生素。由于纳他霉素对哺乳动物细胞的毒性极低,现已在食品、医疗等领域得到广泛应用。目前纳他霉素发酵的水平较低,导致成本高、应用前景受到限制。因此,对纳他霉素发酵进行深入的研究和开发具有重要意义。本文围绕如何提高抗真菌抗生素纳他霉素的产量和质量,对生产菌种的选育、发酵工艺、目标产物的溶解度、产品提取纯化等方面进行系统研究,获得了如下结果: 建立了测定S.gilvosporeus发酵液中纳他霉素含量的反相高效液相色谱法。该方法具有操作简单、快速灵敏、准确性好等优点,可作为纳他霉素的定量研究方法。 以褐黄孢链霉菌SG 1-4为出发菌株,经硫酸二乙酯和紫外线诱变处理,并选用2-脱氧-D-葡萄糖、乙酸钠、丙酸钠、硫酸链霉素作为抗性筛选剂,最终选育出一株高产纳他霉素的突变株SG 9-16,该菌株在未优化条件下的纳他霉素产量达到0.79 g/L,比出发菌株提高了150%。经验证,菌株SG 9-16的遗传性能十分稳定。 研究了菌株SG 9-16的摇瓶分批发酵条件。确定了最佳种子培养基组成及培养条件,并设计了较好的发酵培养基。考察了种龄、接种量、溶氧、发酵培养基初始pH、温度及前体对褐黄孢链霉菌发酵合成纳他霉素的影响,对发酵培养条件进行了优化。在最适发酵条件下,菌株SG 9-16摇瓶分批发酵生产纳他霉素的产量可达到3.0 g/L,比初始条件(0.79 g/L)的提高了280%。 利用5 L发酵罐进行纳他霉素的发酵放大研究,在优化条件下,发酵罐中的纳他霉素产量可达到2.86 g/L,比摇瓶分批发酵(不添加前体)提高了170.7%。以5 L发酵罐分批发酵的实验验数据为依据,对纳他霉素分批发酵动力学进行了研究,建立了形态-结构模型,该模型能较好地反映纳他霉素的分批发酵过程。同时,以模糊理论为基础计算得到褐黄孢链霉菌发酵生产纳他霉素过程的生长-生产耦合度为18.3%,是典型的生长-生产分离过程。 根据摇瓶分批发酵的初步研究结果,采用多元线性回归技术优化褐黄孢链霉菌发酵生产纳他霉素的过程。首先通过Plackett-Burman实验挑选出影响纳他霉素产量的关键因子为:初始pH、发酵温度、KH_2PO_4、CaCO_3、酵母抽提物、蛋白胨和种龄,进而通过最陡爬坡路径逼近最大响应区域,再利用中心旋转组合实验拟合得到了响应曲面函数。由于该函数的驻点是鞍点,因此不具有全局的最大、最小值。最后通过约束优化得到较佳的实验点。 从已知的代谢途径着手,研究进一步提高纳他霉素产量的优化策略。结果表明,向发酵培养基中添加可降低细胞能荷水平的氰化物能有效提高发酵水平:向发酵培养基中加入能捕捉铵离子的磷酸镁有利于纳他霉素合成。优化后的发酵工艺条件为:发酵培养基:葡萄糖40 g/L;牛肉膏10 g/L,MgSO_4·7H_2O 1.0 g/L,NaCl 2g/L,黄豆饼粉15 g/L,淀粉30 g/L,KH_2PO_4 O g/L,CaCO_3 2.4 g/L,酵母抽提物0.34 g/L,蛋白胨6.34 g/L,K_4Fe
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:TQ465

【引证文献】
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【参考文献】
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9 姚焕炯;徐朝树;李波;;基于神经网络的激光扫描数据拟合[A];第十届中国科协年会论文集(一)[C];2008年
10 许刘兵;;基于人工神经网络的P2P流量识别模型的研究[A];中国电子学会第十五届信息论学术年会暨第一届全国网络编码学术年会论文集(上册)[C];2008年
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7 孟凡涛;酒明串珠菌不对称合成手性醇及其反Prelog脱氢酶的酶学特性研究[D];江南大学;2010年
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9 徐璐;量化计算结合固体NMR研究高分子微观结构、氢键与链运动[D];南开大学;2010年
10 李曼荔;求解组合优化问题的神经计算方法[D];电子科技大学;2010年
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1 高丽;中华秋海棠甾醇类化合物的提取、纯化及微胶囊化研究[D];华中农业大学;2010年
2 刘乐乐;锰氧化细菌的筛选与芽胞杆菌WH_4发酵培养基的响应面法优化[D];华中农业大学;2010年
3 侯玮玮;纳他霉素产生菌的发酵工艺优化[D];华中农业大学;2010年
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8 潘方;高产柚苷酶菌株的选育及发酵过程研究[D];安徽工程大学;2010年
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10 季爱云;聚β-羟基丁酸酯高产菌株的选育及发酵和提取工艺研究[D];山东科技大学;2010年
【同被引文献】
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2 郑富祥,白利明,赵素兰,姬跃辉,龚瑞霞,张凤彩;玉米种子不同时期包衣对其生长发育及产量的影响[J];安徽农业科学;2003年02期
3 朱河水;刘记强;杨国宇;仝千秋;张代;;原生质体融合技术的应用[J];安徽农业科学;2007年05期
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9 张文娟;肉桂醛抗黄曲霉作用及超微结构观察的研究[J];北京医科大学学报;1995年05期
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3 郑超;温室番茄灰霉病流行动态预测[D];东北农业大学;2003年
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【二级引证文献】
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10 李颖辉,李东;高效生物防腐剂纳他霉素发酵的研究[J];食品工业科技;2002年01期
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7 胡炜;沈理;;进化基于规则的模糊逻辑控制[A];1998年中国智能自动化学术会议论文集(上册)[C];1998年
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10 罗凯;党建军;王育才;;三路比例控制器比例精度分析[A];第三届全国流体传动及控制工程学术会议论文集(第二卷)[C];2004年
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9 金锦炎;1.3μm应变量子阱激光器与光放大器的结构优化与制作[D];武汉大学;2004年
10 才委;双涡轮液力变矩器转矩分配特性研究[D];吉林大学;2009年
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1 刘宁;纳他霉素菌种选育与发酵工艺研究[D];浙江大学;2005年
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3 廖晓珣;井冈霉素产生菌的诱变选育及发酵条件优化[D];四川大学;2007年
4 史玉宁;纳他霉素高产菌株的选育[D];河南科技大学;2009年
5 杨东靖;纳他霉素生产菌株的选育[D];天津科技大学;2003年
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7 何艳玲;生物防腐剂纳他霉素发酵工艺的研究[D];天津科技大学;2002年
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10 岑齐;成都铁路局内部物流管理及优化[D];西南交通大学;2005年
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