利迪链霉菌AO2发酵工艺研究

论文摘要

利迪链霉菌Streptomyces lydicus A02是植物病害高效拮抗菌株,其代谢产物对多种植物病原真菌具有强烈的抑菌活性,主要活性物质为广谱抗真菌天然产物纳他霉素（Natamycin）。本文对利迪链霉菌A02生产纳他霉素的发酵工艺进行了系统研究。通过对培养基组成和发酵工艺的优化,大幅度提高了纳他霉素产量。主要研究结果如下:（1）优化了利迪链霉菌A02摇瓶发酵条件,即种子培养时间2428 h,转速240 r/min,发酵初期（0～48 h）的最适温度为30℃,发酵中后期（48 h以后）的最适温度为28℃,发酵周期为144 h。（2）采用部分因子法、最陡爬坡试验和中心组合试验相结合的方法对菌株A02的发酵培养基进行了优化。结果表明,培养基中的玉米淀粉、棉籽精粉和葡萄糖是影响纳他霉素产量的主要因子,其质量浓度分别为52.7,31.7和11.7 g/L时,纳他霉素产量最高,约1735.3 mg/L;摇瓶和30L发酵罐试验验证,该理论预测值与实测值无显著差异,优化后培养基的产量较基础发酵培养基提高了32.9%34.8%。（3）正丙醇等前体物质对纳他霉素生物合成有显著影响。在发酵培养24 h时添加0.2%正丙醇,发酵上清液中纳他霉素产量可达1.94 g/L。（4）根据搅拌转速等对纳他霉素发酵过程的影响,在30L自动发酵罐中对发酵工艺参数进行控制确定了最佳发酵条件:接种量9%,发酵罐装料系数65%,发酵时间120 h,培养温度048 h为30℃,48120 h为28℃,通气量为600800 L/h,转速为200500 r/min,前期控制溶氧为40%80%,中后期控制溶氧为20%30%;通过对30 L发酵罐分批发酵代谢过程的分析,确定采用pH-补糖联动分批发酵工艺可提高纳他霉素产量。纳他霉素含量最高达到6.91 g/L,发酵上清液中纳他霉素含量最高值约2.02 g/L。（5）根据利迪链霉菌A02在30 L发酵罐分批发酵过程中的底物消耗、菌体生长和产物积累规律,建立了纳他霉素分批发酵动力学模型。（6）在控制溶氧水平的条件下,发酵罐规模从试验室放大到300 L。发酵液中纳他霉素含量最高为6.78 g/L,发酵上清液中纳他霉素含量约1.65 g/L。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• 1 文献综述
• 1.1 概述
• 1.1.1 纳他霉素的化学结构和理化性质
• 1.1.2 纳他霉素的抑菌作用
• 1.1.3 纳他霉素的抑菌机理
• 1.1.4 纳他霉素的安全性评价
• 1.2 纳他霉素的应用
• 1.2.1 在食品中的应用
• 1.2.2 在医药中的应用
• 1.2.3 在植物病害防治中的应用
• 1.3 纳他霉素发酵工艺研究进展
• 1.3.1 国外纳他霉素发酵工艺研究进展
• 1.3.2 国内纳他霉素发酵工艺研究进展
• 1.3.3 纳他霉素提取工艺的研究进展
• 1.4 纳他霉素的分析方法研究进展
• 1.4.1 微生物检测法
• 1.4.2 紫外分光光度法
• 1.4.3 高效液相色谱法
• 1.4.4 比色分析法
• 1.4.5 元素分析法及滴定分析法
• 1.5 纳他霉素动力学模型和工业发酵放大过程
• 1.6 本文研究内容和思路
• 2 引言
• 3 材料与方法
• 3.1 试验材料
• 3.1.1 菌种
• 3.1.2 培养基
• 3.1.3 主要仪器和设备
• 3.1.4 主要药品和试剂
• 3.2 培养条件
• 3.3 试验方法
• 3.3.1 发酵参数分析方法
• 3.3.2 纳他霉素发酵条件的初步研究
• 3.3.3 响应面优化试验设计
• 3.3.4 添加前体对利迪链霉菌A02 发酵的影响
• 3.3.5 利迪链霉菌A02 的发酵放大及其动力学研究
• 3.3.6 30L 发酵罐连续补料分批发酵工艺研究
• 3.3.7 300L 发酵罐连续补料分批发酵工艺研究
• 4 结果与分析
• 4.1 纳他霉素发酵条件的初步研究
• 4.1.1 斜面冷藏时间对发酵的影响
• 4.1.2 种子培养时间对发酵的影响
• 4.1.3 摇床转速对发酵的影响
• 4.1.4 温度对发酵的影响
• 4.2 响应面法优化利迪链霉菌A02 发酵培养基
• 4.2.1 关键因子的筛选结果
• 4.2.2 最陡爬坡试验设计结果
• 4.2.3 中心组合试验设计结果
• 4.2.4 试验结果的发酵验证
• 4.3 添加前提对利迪链霉菌A02 发酵的影响
• 4.3.1 前体种类对纳他霉素生物合成的影响
• 4.3.2 前体浓度对纳他霉素生物合成的影响
• 4.3.3 前体添加时间对纳他霉素生物合成的影响
• 4.4 利迪链霉菌A02 的发酵放大及其动力学研究
• 4.4.1 30L 发酵罐分批发酵工艺参数的控制
• 4.4.2 分批发酵纳他霉素动力学的研究
• 4.4.3 30L 发酵罐连续补料分批发酵纳他霉素的研究
• 4.4.4 发酵液中和发酵上清液中纳他霉素产量的比较
• 4.4.5 纳他霉素分批发酵的工业放大初步研究
• 5 结论与讨论
• 5.1 结论
• 5.2 讨论
• 5.2.1 关于利迪链霉菌A02 发酵培养条件初步优化
• 5.2.2 关于利迪链霉菌A02 发酵基的优化
• 5.2.3 添加前提对利迪链霉菌A02 发酵的影响
• 5.2.4 关于利迪链霉菌A02 的发酵放大及其动力学研究
• 5.2.5 工作设想
• 参考文献
• ABSTRACT