螺旋霉素属于大环内酯类抗生素,是由生二素链霉菌经发酵产生,在医药行业有着广泛的应用。但是,在实际生产中存在杂质含量高,效价不稳定,发酵异常的现象,本文即是针对这些问题展开的一系列研究。首先,在摇瓶培养中,通过对比吐温85、丙三醇、正丙醇以及氯化胆碱四种不同的添加工艺,综合效价和组分两个指标,最终确定添加丙三醇最有利于螺旋霉素的合成。15 L发酵罐的放大实验表明,发酵14 h时添加终浓度为0.4%的丙三醇,效价提高26.2%的同时,杂质F从2.7%降到了 2.0%,杂质D从3.7%降到了 2.8%。在有机酸分析中发现,添加丙三醇明显增加了糖酵解和TCA循环的通量,同时加速了发酵前期菌体初级代谢的进程,使菌体较早进入稳定期和产素期。其次,我们发现硝酸铵是引起发酵异常的重要因素。当基础培养基中硝酸铵浓度大于0.2%(50mmol/L)时,就易出现发酵液粘稠、发红的现象。通过过程研究发现,高浓度的硝酸铵导致菌体对碳氮代谢的不平衡,同时抑制了糖酵解和TCA循环的通量。之后发现24 h添加终浓度为1.2%的丙三醇可以避免异常代谢的发生,且效价和杂质组分都有很好的改善。最后,通过对比两种糊精对螺旋霉素发酵的影响,发现糊精Z较有利于效价的产生,而糊精Y对杂质F、A和杂质D的抑制作用较好。通过发酵过程对比,发现糊精Y组的总糖的水解速率较低,且发酵后期总糖保持不变,猜测两种糊精存在较大的结构差异。进一步研究发现,糊精Z可以提供较多的可被酶解的结构,从而提供更多的葡萄糖,促进螺旋霉素的合成。研究与内酯环合成(srm10)、糖基合成(srm19、srm20、srm33)以及甲基化有关基因(srm7和srm21)的表达差异,发现糊精Z组srm10基因表达量较高,而糊精Y组srm19、srm7和srm21表达量均高于糊精Z组,同时srm20/srm33大于糊精Z组。