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多杀菌素(spinosad)是刺糖多孢菌(Saccharopolyspora spinosa)有氧代谢产生的大环内酯类次级代谢产物,是一种绿色高效的农用杀虫剂。本文研究刺糖多孢菌生长特性及移种标准、产多杀菌素发酵工艺、产多杀菌素发酵动力学、过程参数调控及多杀菌素合成中的分解代谢物调节。通过对刺糖多孢菌生长规律、培养工艺及移种标准的研究。确定斜面移种标准为平板单菌落接种第一代斜面,菌龄7 d;液体种子最佳培养工艺为添加30粒玻璃珠,温度30 ℃,初始pH 8.5;移种标准为生物量大于1.4 g/L、氨基氮75.0-80.0 mg/L、还原糖低于7.0 g/L、pH低于7.5、种龄30-36 h。采用标准种子移种,多杀菌素产量达到225.9 mg/L,提高 58.5%。通过对产多杀菌素初始培养基成分进行筛选,棉籽粉、菜籽油、玉米粉水解糖均能显著提高多杀菌素产量,效价较优化前提高4.7倍。再采用人工神经网络结合粒子群算法对培养基进行优化,得到最佳培养基(g/L):葡萄糖55.0,玉米粉水解糖8.5,酵母膏10.0,鱼蛋白胨7.5,棉籽粉30.0,菜籽油30.0,MgSO4·7H2O 0.4,植酸0.5。在此发酵条件下,多杀菌素产量达到1407.5 mg/L,较优化前提高36.5%。通过对刺糖多孢菌产多杀菌素发酵过程的研究,建立了发酵产多杀菌素分批发酵动力学模型:刺糖多孢菌生长动力学模型、多杀菌素合成动力学模型、还原糖消耗动力学模型。并对温度、pH、溶氧进行分阶段调控,在多杀菌素合成期,温度由30 ℃下调至28 ℃,效价提高6.6%;pH由6.50左右上调至6.75-7.00之间,效价提高4.8%;溶氧由8层纱布减为6层纱布,效价提高12.3%。通过多杀菌素合成过程中碳、氮分解代谢物调节的研究,当初始葡萄糖浓度大于5.5%,或多杀菌素快速合成期葡萄糖浓度大于4%或氨基氮浓度大于140 mg/L时,将显著阻遏多杀菌素的合成。同时筛选到蔗糖和牛肉膏分别是多杀菌素合成的非阻遏性碳、氮源。在发酵第72 h,以1.5%的浓度补加蔗糖,效价提高11.8%;在发酵第96 h,以0.3%的浓度补加牛肉膏,效价提高10.6%。采用优化的补料工艺,多杀菌素达到1581.9 mg/L。通过发酵罐工艺放大的研究,5 L发酵罐能较好地放大出摇瓶发酵水平,多杀菌素产量达到1520.5 mg/L。