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青霉素属于β-内酰胺类抗生素,是丝状真菌产黄青霉(Penicilliumchrysogenum)的次级代谢产物,是临床上应用的主要抗生素之一。本文利用低能离子注入技术和低温空气等离子体技术对产黄青霉进行了复合诱变选育,对获得的产黄青霉形态突变株与出发菌进行了发酵过程的形态变化定量分析,揭示菌丝形态同次级代谢产物生产的相关性,并对筛选出的形态突变株进行了发酵培养基和发酵条件的优化。
首先对产黄青霉原始菌株P-120-18-③进行离子束诱变和低温空气等离子体诱变,并首次研究了低温空气等离子体技术对于产黄青霉的诱变效率,结果表明,低温空气等离子体技术作为一种新型的抗生素菌种物理诱变方法,在处理时间为10min时,正突变率达到最高值37.5％;通过对突变株相对产量的分布频率进行统计发现,该种物理诱变方法正突变率高且负突变率低,凸显出比传统诱变技术高的突变率和宽的突变谱。经过多轮选育,获得一株分枝数增多的青霉素产量突变株aPe051310,其青霉素产量提高了79.7%,同时获得了另一菌丝粗壮的形态突变株aPe051310-a。对aPe051310的发酵培养基和发酵条件进行优化,优化后乳糖含量为15%,磷酸二氢钾为0.5%,苯乙酸铵为250μL,最佳发酵条件为种龄45h,接种量6%,起始pH5.8。
丝状真菌在深层发酵中的菌丝形态被认为同最终次级代谢产物的生成相关。论文对获得的多分枝突变株aPc051310、粗壮突变株aPc051310-a及原始菌株,以多种形态学参数为指标,对深层摇瓶发酵中的菌体进行形态取样并利用软件对其进行定量分析。结果表明,种子培养时期aPc051310形成的分枝最多;aPc051310-a的菌丝粗壮,菌丝总长和分枝频率都较少。
与原始菌相比,多分枝突变株aPc051310在进入发酵培养基后菌丝总长长,分枝多;粗壮突变株apc051310-a在发酵起始时菌丝总长短,菌丝粗壮,菌丝内空泡形成时间早,菌丝发生自溶早。青霉素产量方面,原始菌和粗壮突变株产量相近而高产菌产量最高。由此推断,分枝多明显有利于青霉素的合成并推测菌丝粗壮也是有利于产青霉素的形态。