多杀菌素发酵条件及代谢调节的研究

论文摘要

多杀菌素（spinosad）是由刺糖多孢菌（Saccharopolysporaspinosa）经有氧发酵后产生的一类大环内酯类生物农药,具有安全、广谱、高效及新颖的杀虫机理等优点。本文对多杀菌素的发酵工艺及代谢调节进行了研究,优化了多杀菌素的斜面、种子、发酵、补料培养条件,并应用优化的条件进行5L罐补料发酵的研究。通过改变呼吸链或糖代谢强度,初步研究代谢调节对多杀菌素合成的影响。通过对斜面和液体种子培养基及培养条件进行优化,确定了最佳斜面培养基配方为葡萄糖1Og/L,酵母粉1g/L,蛋白胨2g/L,牛肉膏1g/L,琼脂20g/L;最佳液体种子培养基配方为葡萄糖10g/L,甘露醇60g/L,蛋白胨8g/L,棉籽粉35.2g/L,CaC03 3 g/L,KH2P041g/L,K2HP042g/L,pH7.5。斜面培养时间为5d。利用正交设计法优化发酵培养基获得多杀菌素发酵较佳产配方为葡萄糖60g/L,麦芽糖20g/L,玉米浆4g/L,大豆油50g/L,棉籽粉20g/L,豆粕粉2.5g/L,蛋白胨25g/L,富马酸0.5g/L,MnC12·4H202×10-5g/L,KH2PO40.3g/L,CaC035g/L。发酵培养基优化后多杀菌素产量由89.49 mg/L提高到268.05mg/L,产量提高了2倍。对S.spinosa18进行5L罐补料发酵研究,考察各发酵阶段的菌丝体生长状况、还原糖、氨基氮、pH及多杀菌素效价等参数随时间的变化。S.spinosa18在5L罐中多杀菌素的发酵单位达到327.78mg/L,比摇瓶发酵提高了 23%。通过分别向发酵液中添加呼吸链抑制剂新霉素、亚铁氰化氢,外源电子受体延胡索酸,脂肪酸载体L-肉碱及前体物质甘油等,调控多杀菌素合成相关的代谢途径,使多杀菌素产量分别提高了 18%、28%、53%、22%和39%。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 多杀菌素合成代谢的调控
• 1.1.1 多杀菌素内酯环合成代谢的调控
• 1.1.2 多杀菌素糖基侧链合成代谢的调控
• 1.2 丁烯基多杀菌素
• 1.2.1 丁烯基多杀菌素的结构和理化性质
• 1.2.2 丁烯基多杀菌素产生菌的生物学特性
• 1.2.3 丁烯基多杀菌素生物合成的相关基因
• 1.2.4 丁烯基多杀菌素生物合成相关酶类
• 1.2.5 丁烯基多杀菌素生物合成途径
• 1.2.6 丁烯基多杀菌素的杀虫谱
• 1.2.7 丁烯基多杀菌素的提取
• 1.3 选题背景、目的及主要内容
• 参考文献
• 第二章 多杀菌素种子培养条件的研究
• 2.1 前言
• 2.2 材料与方法
• 2.2.1 菌种
• 2.2.2 培养基
• 2.2.3 主要仪器设备
• 2.2.4 药品与试剂
• 2.2.5 方法
• 2.3 结果
• 2.3.1 斜面培养条件的研究
• 2.3.1.1 斜面培养基的研究
• 2.3.1.2 斜面孢子培养时间的研究
• 2.3.1.3 斜面冷藏时间的研究
• 2.3.2 液体种子培养条件的研究
• 2.3.2.1 液体种子培养基基础配方的研究
• 2.3.2.2 液体种子培养基最适碳氮比的研究
• 2.3.2.3 液体种子培养基最适磷离子浓度的研究
• 2.3.2.4 液体种子培养基最适初始pH的研究
• 2.4 本章小结
• 参考文献
• 第三章 多杀菌素发酵工艺的优化
• 3.1 前言
• 3.2 材料与方法
• 3.2.1 菌种
• 3.2.2 培养基
• 3.2.3 试剂
• 3.2.4 方法
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 单一碳源种类对多杀菌素合成的影响
• 3.3.2 单一氮源种类对多杀菌素合成的影响
• 3.3.3 无机盐种类对多杀菌素合成的影响
• 3.3.3.1 大量元素种类对多杀菌素合成的影响
• 2PO₄浓度对多杀菌素合成的影响'>3.3.3.2 KH₂PO₄浓度对多杀菌素合成的影响
• 3.3.3.3 微量元素种类对多杀菌素合成的影响
• 2浓度对多杀菌素合成的影响'>3.3.3.4 MnCl₂浓度对多杀菌素合成的影响
• 3.3.4 豆油浓度对多杀菌素合成的影响
• 3.3.5 发酵培养基配方的正交试验结果
• 3.6 本章小结
• 参考文献
• 第四章 多杀菌素合成代谢的调控研究
• 4.1 前言
• 4.2 材料与方法
• 4.2.1 菌种
• 4.2.2 培养基
• 4.2.3 试剂
• 4.2.4 方法
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 添加呼吸链抑制剂对多杀菌素产量的影响
• 4.3.1.1 寡霉素浓度对多杀菌素产量的影响
• 4.3.1.2 新霉素浓度对多杀菌素产量的影响
• 4.3.1.3 亚铁氰化钾浓度对多杀菌素产量的影响
• 4.3.2 延胡索酸浓度对多杀菌素产量的影响
• 4.3.3 L-肉碱浓度对多杀菌素产量的影响
• 4.3.4 甘油浓度对多杀菌素产量的影响
• 4.4 本章小结
• 参考文献
• 第五章 多杀菌素5L发酵罐补料工艺研究
• 5.1 前言
• 5.2 材料与方法
• 5.2.1 菌种
• 5.2.2 仪器
• 5.2.3 培养基
• 5.2.4 试剂
• 5.2.5 方法
• 5.3 结果与讨论
• 5.3.1 补糖浓度的研究
• 5.3.2 补氮浓度的研究
• 5.3.3 补料碳源的筛选
• 5.3.4 补料氮源的筛选
• 5.3.5 补料培养基配方正交试验结果
• 5.3.6 补料工艺中发酵时间对多杀菌素产量的影响
• 5.3.7 5L发酵罐补料试验
• 5.4 本章小结
• 参考文献
• 第六章 总结与展望
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文目录
• 附录