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本文根据万古霉素的生物合成途径,对万古霉素产生菌东方拟无枝酸菌(Amycolatopsis orientalis,AO-1)进行核糖体诱变抗性选育,以期获得高产菌株。通过对高产菌株摇瓶培养基的优化,获得该菌株的最适培养基。在此基础上,对高产菌株进行发酵罐放大培养,摸索放大培养的条件,为生产技术工业化做初步的准备。
首先对出发菌株AO-1的培养基种类进行了筛选,确定高氏1号液体培养基为摇瓶发酵出发培养基,出发菌株AO-1在该培养基中培养生产万古霉素的产量为1.25 g L-1。
以AO-1为出发菌株,确定AO-1对万古霉素的最低抑制浓度(MIC)为5 mgL-1,对链霉素的MIC为150 mg L-1。使用MIC的不同倍数浓度的万古霉素、链霉素以及万古霉素-链霉素复合梯度抗性平板对出发菌株AO-1进行突变初筛和复筛,最终获得4株高产菌株:V250-12、V750-3、V250-S100-5以及V500-S400-1,其万古霉素产量较出发菌株分别提高了31.7%、50.5%、76.8%和88.8%。对V500-S400-1以及V250-S100-5进行遗传稳定性研究,结果表明菌株V500-S400-1连续传代5次后万古霉素产量稳定性高达90.9%。
对高产菌株A.orientalis V500-S400-1摇瓶发酵培养基进行了优化。首先利用单因素实验法考察了碳氮源种类、碳氮源初始浓度、K2HPO4等对万古霉素发酵的影响,并在此基础上应用响应面实验设计对万古霉素产量进行优化,获得最佳培养基组成为(gL-1):土豆蛋白17.362,KNO32,甘油52.733,NaCl0.5,K2HPO4·3H2O0.103,MgSO4·7H2O0.5,FeSO4·7H2O0.01。采用优化后的培养基进行摇瓶培养120 h后,万古霉素产量高达7.61 g L-1,是出发菌株在优化培养基中培养获得产量(3.5 g L-1)的2.17倍,是在出发培养基中培养所获产量(1.25 gL-1)的6.09倍。
在优化培养基的基础上,对万古霉素高产菌株A.orientalis V500-S400-1进行了2 L发酵罐放大培养,考察了间歇发酵和恒溶氧间歇发酵策略对万古霉素生物合成的影响。间歇发酵时万古霉素产量可达2.96 g L-1;在恒溶氧条件下,发酵168 h左右达到最大值为4.06 g L-1,表明恒溶氧发酵能有效促进万古霉素的生物合成。