多杀菌素高产菌株的选育和发酵条件的优化研究

【摘要】： 多杀菌素是一种新型生物杀虫剂,具有以下优良特性:杀虫谱广,作用方式独特,杀虫活性高,半衰期短,残留低,无抗药性,对人畜无害,环境污染少等。多杀菌素在农牧业生产中具有广阔的应用前景,该产品的开发具有良好的经济效益和社会效益。多杀菌素的两种活性组分spinosyn A和spinosyn D,是刺糖多孢菌经有氧发酵产生的。目前,筛选高产菌株和优化发酵条件是提高多杀菌素产量的主要方法,也是国内外学者研究的热点。本文通过筛选多杀菌素高产菌株和优化发酵条件,使多杀菌素的产量提高了438.5%。 本论文根据多杀菌素的生物合成途径和代谢调节机理,对刺糖多孢菌进行理性化选育。以刺糖多孢菌原始菌株为出发菌株,经过紫外诱变,以2 mg/L鼠李糖和1.5%丙酸钠为筛选剂,筛选出抗鼠李糖和丙酸钠的多杀菌素高产突变株U-4213,通过前体正丙醇的添加实验,证明突变株对前体的耐受性增加,产素能力提高,产量达到120 mg/L,较出发菌株(产量为32.5 mg/L)提高了269.2%,且遗传性状稳定。 以突变株U-4213为出发菌株,通过一系列的单因子实验、Plackeet-Burman筛选实验和中心组合实验对培养基组分和发酵工艺条件进行优化,最终确定最佳的培养条件:葡萄糖68.5 g/L,麦芽糖10 g/L,棉籽蛋白26.0 g/L,玉米浆17.8 g/L,牛肉膏2.0 g/L,硫酸锌0.2 g/L,硫酸铵1.5 g/L,CaCO3 5 g/L,接种量10%,初始pH 7.0,摇床转速220 rpm,培养7天。在此条件下进行多杀菌素的发酵实验,得到多杀菌素的产量为175 mg/L,与优化前(120 mg/L)相比产量提高了45.8%。 最后建立了刺糖多孢菌原始菌株和突变菌株U-4213分批发酵培养的菌体生物量,多杀菌素浓度和底物消耗的动力学方程,方程的拟和值与实验值吻合很好,其相关系数(R2)分别为:0.9961,0.9955和0.9944以及0.9984,0.9934和0.9938,该结果表明,所选的动力学模型可以很好的描述多杀菌素的发酵行为,所建立的动力学方程能以高的准确度模拟刺糖多孢菌原始菌株发酵过程中的细胞生物量、产物多杀菌素浓度和底物浓度,为放大性实验研究提供基础。