多杀菌素高产菌株的理性化选育和发酵工艺的优化研究

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新型广谱生物杀虫剂多杀菌素是由刺糖多孢菌经有氧发酵产生的两种最高活性次级代谢物spinosyn A和spinosyn D组成的混合物。多杀菌素杀虫谱广,具有以下特性:作用方式独特,对害虫活性高,半衰期短,低残留,无抗药性,对人畜无害,环境污染少等。多杀菌素在农牧业具有广阔的应用前景,该产品的开发具有很好的经济效益和社会效益。本文首先对多杀菌素HPLC检测方法进行优化,然后进行刺糖多孢菌高产菌株的理性化选育,获得高产菌株后进而对刺糖多孢菌的摇瓶发酵工艺进行优化,最后还进行了多杀菌素的生理毒性试验。 首先对多杀菌素HPLC检测方法进行优化,建立起多杀菌素的快速检测方法。优化后的HPLC检测条件如下:色谱柱采用Agilent Zorbax XDB-C18柱;流动相为66.7%甲醇+33.3%乙腈;流速1.0 mL/min;检测波长250 nm;柱温25.0℃;进样量20μL。该条件下多杀菌素二组分spinosyn A和spinosyn D的保留时间分别为5.24 min和5.74 min,比优化前HPLC条件下的保留时间分别缩短了55.3%和59.1%。HPLC检测方法线性关系良好,相关系数R=0.9999;同时该方法具有较高的精确度和准确度,其变异系数为0.17%,平均回收率为100.21%。 根据多杀菌素的生物合成途径和代谢调节机理,对刺糖多孢菌进行理性化选育。本文采用UV结合LiCl以及DES结合LiCl两种常规诱变方法对刺糖多孢菌进行复合诱变,分别筛选鼠李糖抗性突变株、2-脱氧-D-葡萄糖抗性突变株和多杀菌素抗性突变株,并结合自然分离纯化,最终获得高产菌株S-6032,其产量达到89.57 mg/L,较出发菌株(产量为38.03 mg/L,)提高了135.5%。 以S-6032为出发菌株,对刺糖多孢菌的摇瓶发酵工艺进行优化。经过一系列单因子实验和正交实验,最终确定最佳摇瓶发酵培养基为:葡萄糖50.0 g/L,麦芽糖10.0 g/L,棉籽蛋白20.0 g/L,硫酸铵1.0 g/L,硫酸锌0.2 g/L,玉米浆15.0 g/L,牛肉膏2.0 g/L,碳酸钙5.0 g/L;确定摇瓶培养最佳接种量为10%,最佳装液量为30 mL/250 mL摇瓶,最佳培养基初始pH为7.5。在最优培养条件下对S-6032进行发酵培养,最终产量为117.83 mg/L,较优化前发酵培养条件下所得产量(89.57 mg/L)提高了31.6%。 最后进行多杀菌素生理毒性试验,结果表明多杀菌素对斜纹夜蛾幼虫毒杀效果显著。发酵液提取多杀菌素样品(约1 00 mg/L)作用于斜纹夜蛾幼虫48 h的致死率达90%;菜喜(约300 mg/L)作用于幼虫48 h的致死率达100%。
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