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纳他霉素(Natamycin)是一种高效、广谱的真菌类抗生素,主要由恰塔努加链霉菌(Streptomyces chattanovgensis)、纳塔尔链霉菌(S.natalensis)和褐黄孢链霉菌(S.gilvosporeus)等经发酵生产,能有效地抑制酵母菌和霉菌的生长,在医疗、食品等方面显示了良好的应用前景。本论文以纳塔尔链霉菌为试材,重点进行了纳他霉素的定量分析方法、菌种诱变和选育方法、发酵工艺及分离提取等方面的研究。
对二剂量管碟法、紫外分光光度法和高效液相色谱法(HPLC)测定纳他霉素的各项参数进行了研究,最终确定高效液相色谱法作为检测发酵液中纳他霉素含量的方法。检测波长:303nm;流动相:甲醇:水:冰乙酸体积比为70:30:2,流速:1.00 mL/min线性回归方程为Y=12500X+12600,R<2>=0.9995 精密度试验结果:平均RSD为0.753%。当信噪比为3时的最小检测限为31ng。
利用琼脂块法对S. natalensis进行提取,选择了发酵性能较好的SY-4号菌株作为诱变出发菌株,摇瓶产量为1.21g/L。
根据纳他霉素的生物合成途径和代谢调节机理,利用硫酸二乙酯进行化学诱变,分别以硫酸链霉素、纳他霉素和丙酸钠作为抗性筛选剂,获得抗性突变株SY-479,其纳他霉素产量达到1.64g/L。对SY-479进行原生质体紫外线诱变,经硫酸链霉素、纳他霉素和丙酸钠抗性筛选,最终获得纳他霉素高产菌株SY-4795,其摇瓶发酵产量达2.24g/L,较出发菌株生产能力提高147%。
摇瓶发酵结果显示,种子质量对纳他霉素合成具有明显的影响。在孢子培养时间7d、斜面冷藏时间60d以内、接种孢子浓度10<8>个/mL、种龄32h、接种量2%的条件下,纳他霉素的产量达到最大值,在2.01~2.12 g/L之间。
通过响应面分析,得出摇瓶发酵培养基最佳配方为:葡萄糖41.02g/L、大豆蛋白胨21.09g/L、酵母浸粉4.46g/L、丙酸钠1.89g/L。初始pH值7.5;接种量2%,发酵温度29℃,摇床转速200r/min,发酵120h,发酵产量在2.51~2.68g/L之间。
通过对7 L自动罐分批发酵代谢过程的分析,确定间歇补料分批发酵的流加工艺为:初始葡萄糖浓度40g/L,当其降至20g/L时开始补加50%葡萄糖,平均每隔6h补糖一次,葡糖糖的流加量控制在能维持发酵液糖浓度在20g/L左右,在整个发酵过程中,葡萄糖总流加量为40g/L。最终纳他霉素的产量提高到5.02g/L,比分批发酵提高了66.78%。
控制pH值的7L自动罐间歇补料分批发酵研究结果显示,流加2mol/L的NaOH,将发酵液pH值控制在5.3~5.4范围内,直到发酵结束,使纳他霉素产量提高到5.32g/L。
采用固液分离甲醇提取法对发酵液中的纳他霉素进行分离提取,确定固相分离工艺为离心速度10000 r/min、离心时间20 min,使固相中纳他霉素浓度达到7.72%,占纳他霉素总量96.18%,实现了发酵液中的固液分离。纳他霉素粗提工艺:用甲醇做提取剂,固液比1:4、混合溶液pH值调到9.5、提取3次。在此提取工艺下得到纳他霉素的纯度为84.13%,回收率87.46%。
大孔树脂浸泡脱色工艺:大孔树脂0.5%、温度40℃、时间30min、pH值6.5。脱色率达12.68%,检测纯度为91.20%,回收率82.12%。
分离提取工艺总回收率为71.87%。