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本文利用微生物发酵的方法生产井冈霉素,从井冈霉素生产工艺的菌种着手,对菌种的自然选育与纯化、发酵培养基配方的优化、发酵工艺中染菌的控制和井冈霉素的提取精制等工艺做了改进。
利用体积排除效应,通过对交联剂和致孔剂的选择,合成了新型聚丙烯酸Na+型树脂。根据井冈霉素分子中仲胺基在碱性介质中显正电性的特点,提出了一步法提取井冈霉素的工艺。
利用井冈霉素分子结构中富含邻羟基和间羟基的特点,在合成大孔交联疏水聚苯乙烯网络的基础上,通过化学转化合成一种新型智能疏水/亲水性聚苯乙烯支载井冈霉素两亲聚合物微球。利用该材料的特殊亲和性能和本身分子结构的体积排除效应,实现对分子大小不同的化合物及天然产物的吸附分离。
1.井冈霉素菌种的自然选育和产素能力研究。
采用自然选育方法对井冈霉素生产菌株进行了筛选,获得了遗传性能稳定的高产菌株。考察了发酵培养基中碳源、有机氮源对菌种产素能力的影响。结果表明:采用C:N为1:0.45~0.57,固形物含量为12%左右的菌种培养基配方,得到的井冈霉素生产菌产素能力高。
2.正交法优化井冈霉素发酵培养基研究。
以黄豆饼粉、花生饼粉、酵母粉、肉粉、玉米粉、KH2PO4、山芋淀粉及大米淀粉8因素3水平的正交试验对井冈霉素发酵培养基配方进行了优化。结果表明:最适碳源为大米淀粉,最适氮源为黄豆饼粉、花生饼粉。最适碳氮比为1:0.45~0.57。最适培养基为大米淀粉7.0%、黄豆饼粉1.0~2.0%、磷酸二氢钾0.05%;得到的发酵液易过滤,滤液清澈。
3.井冈霉素发酵染菌的控制。
通过对井冈霉素发酵工艺中种子、发酵培养基和发酵设备及其附件的染菌分析,综合生产试验,获得了控制井冈霉素发酵工艺中染菌的有效办法。应用于湖南微生物研究所,2008年染菌率从15.4%下降到6.0%。
4.新型大孔聚丙烯酸树脂一步法提取井冈霉素工艺。
根据井冈霉素分子结构中仲胺基在碱性介质中显电正性的特点,合成了新型大孔聚丙烯酸Na+型树脂,采用一步法吸附提取井冈霉素工艺,同时考察了发酵液温度、浓度和酸度对树脂吸附的影响,探索了树脂对井冈霉素动态吸附的工艺参数。获得了高浓度井冈霉素(井冈霉素A含量达65%)产品。
5.聚苯乙烯支载井冈霉素微球的合成。
以苯乙烯为单体,二乙烯苯作交联剂,用甲苯和液体石蜡作致孔剂,通过对交联剂和致孔剂的比率调剂,采用悬浮聚合法合成不同孔径的大孔疏水网络,然后将网络进行氯甲基化,再将氯甲基化的交联聚苯乙烯(CMCPS)和井冈霉素在N,N—二甲基甲酰胺(DMF)中进行胺化反应,得到几种不同孔径的新型聚苯乙烯支载井冈霉素两亲聚合物微球。采用红外光谱、元素分析等手段分析了该树脂的结构,测定了该树脂的孔结构、含水量、弱碱交换量和溶胀性能。
6.聚苯乙烯支载井冈霉素微球(Ⅰ)对硼酸络合吸附性能研究。
利用聚苯乙烯支载井冈霉素微球中井冈霉素分子结构中富含间、邻羟基的特点,研究了该树脂对硼酸的络合吸附。得到了该树脂对硼酸在不同温度下的吸附等温线,并利用热力学函数探讨了该树脂的吸附机理,并将该树脂对硼酸的吸附效果与目前商用特效硼酸树脂做了对照。结果表明其动态吸附能力是D403葡甲胺基硼酸特效树脂(江苏苏青水处理工程集团有限公司)的3倍。
7.聚苯乙烯支载井冈霉素微球(Ⅱ)对TDI吸附性能研究。
研究了聚苯乙烯支载井冈霉素微球对TDI溶液在不同温度下的吸附等温线,利用热力学函数计算出了该过程的吸附焓、自由能和熵,探讨了该树脂对TDI的吸附机理和吸附能力。结果表明:此树脂对TDI有很好的吸附作用,其动态吸附量达到51.45mg·L—1(溶剂溶胀);模拟涂料TDI浓度0.4~4.0mg·L—1,其残留浓度为100~600μg·L—1。
8.聚苯乙烯支载井冈霉素微球(Ⅲ)对葛根异黄酮吸附性能研究。
研究了聚苯乙烯支载井冈霉素微球对葛根异黄酮在不同温度下的吸附等温线,利用热力学函数关系计算出了该吸附过程中的焓变、自由能和熵变。结果表明该树脂对葛根异黄酮的吸附得率为85%。