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第一部分:稳定的菌株体系的建立。菌种保存时间过长或进行多次传代后,往往会出现菌种退化现象。菌种退化会造成孢子形成能力减弱、孢子量减少,对外界不良条件的抵抗力下降,生产能力下降等。在整个研究过程中,筛选高产菌株和防止菌种衰退是工作的重点之一。
目的:对我公司自主分离出来的一支Pneumocandin Bo菌株进行自然分离(纯种分离),以验证其原有生产能力。然后,对所分离的菌株采用多种方法进行诱变处理,筛选高产菌株。最后,用适当的方法进行保存,以保持遗传性状和生产能力的稳定。
方法:通过自然分离、紫外诱变、微波诱变、紫外复合He-Ne激光照射、紫外复合重铬酸钠、微波复合制霉菌素、原生质体法等对Pneumocandin B0菌株进行诱变处理,筛选高产菌株。将筛选得到的高产菌株用甘油管保藏。
结果:通过自然分离和上述各种方法诱变处理的综合应用,进行反复大量的筛选工作,得到的Pneumocandin Bo菌株PB-36-17。该菌株经摇瓶发酵培养后,经HPLC效价测定,大大地高于原始出发菌株,达到了预期效果。由此充分说明了大量的自然分离和诱变处理的可行性和实用性。
菌种保藏是使菌种处于休眠状态,停止代谢,以保持菌种长久存活和稳定,避免遗传变异和生产能力下降。保藏本Pneumocandin Bo菌株最方便、最经济的方法是甘油管保藏。
第二部分:种子培养条件的研究。种子由母瓶到子瓶传代培养实验主要是为以后罐上发酵作准备。传代培养的目的是用较少的斜面提供更大数量的代谢旺盛的种子,同时也可以减少斜面种子的使用量,减轻种子制备的压力。
目的:种子质量的好坏对发酵单位的影响很大。本章主要研究了种子生长过程中菌体形态的变化,确定了种子的培养时间和培养基成分,并对种子的扩大培养进行了探讨。
方法:通过对适用于Pneumocandin Bo菌株生长的碳源、氮源按照四因素三水平正交表的配比进行了考察;对种子传代培养条件、母瓶的培养、子瓶的培养、发酵的条件等进行单因素多条件的考察。
结果:确定了种子培养的最优培养基为,可溶性淀粉1.5%,蛋白胨0.3%,棉籽饼粉1%,葡萄糖0.1%,磷酸二氢钾0.05%,玉米浆1.5%,碳酸钙0.7%,pH为自然值。一般种龄44h最佳,当进行种子扩大培养时,接种量10%,一代种子培养时间为42h,二代种子培养时间为20h是最优的种子控制条件。
第三部分:发酵条件的研究。发酵条件的控制是直接影响到生产水平的重要因素。培养基的成分、发酵温度和pH都会对生产水平造成极大的影响。而对于棘白霉素Pneumocandin Bo菌株来说,培养基成分还可能会影响到产品的组分,直接影响到产品质量。
目的:优化发酵培养基,确定温度、pH和接种量等发酵条件,使高产菌株生产能力得以体现。
方法:应用正交实验确定发酵培养基成分,并应用均匀设计实验进一步优化;对培养基初始pH值、发酵温度、摇瓶装量、接种量、菌丝浓度等——考察确认;高产菌株上罐试验,确定发酵培养基、搅拌、氨氮等一系列条件。
结果:获得了发酵的优化条件,培养基成分为甘露醇5%,葡萄糖1.5%,棉籽饼粉4%,蛋白胨0.5%,磷酸二氢钾0.01%,硫酸镁0.1%,脯氨酸10mg/L,pH为5.6;发酵温度为25℃,摇瓶装量40mL,接种量10%,发酵周期为180h。在此优化条件下,摇瓶最后发酵单位可达到1300U/mL左右。确定了上罐条件,在实验罐上验证了该菌株的生产能力。
结论:Pneumocandin Bo菌株筛选和发酵工艺参数明确,工艺简便、合理,产品含量高,初步表明了本菌种具备了扩大生产的能力。在廉价原材料如麸质粉的合理使用,补料工艺的研究和合理调控,pH和溶氧的控制等问题上,需要进一步开展深入的研究。