论文部分内容阅读
纳他霉素(Natamycin)是由纳塔尔链霉菌(S.natalensis)、恰塔努加链霉菌(S.chattanovgrnsis)、褐黄孢链霉菌(S.gilvosporeus)和利迪链霉菌(Streptomyces lydicus)等经发酵产生的一种多烯大环内酯类抗生素,由于其广谱、高效、安全无毒,且对食品风味无不良影响,被广泛用于食品工业方面。纳塔尔链霉菌中存在着群感效应机制,通过外源添加PI因子自诱导物与菌体受体蛋白结合,从而正向调控纳他霉素合成。本文以纳塔尔链霉菌为试验材料,初步探究了PI因子促进纳他霉素的合成机理,优化了诱导发酵体系中影响较显著的因素,最后在5L自动发酵罐上进行放大培养,为工业生产提供基础数据。主要研究结果如下:通过对纳塔尔链霉菌在诱导过程中各项生理生化指标以及相关自由基防御体系中的相关酶的活性测定,初步探究了PI因子促进纳塔尔链霉菌发酵产纳他霉素的机理。从实验结果可以看出:添加PI因子后的诱导体系中纳塔尔链霉菌的菌体干重明显提高,诱导组是空白组的1.49倍;诱导组中还原糖的消耗量始终高于空白组,直到发酵结束时,诱导组中的还原糖含量是空白组的48.7%;加入PI因子会改变发酵液中菌体的细胞通透性,导致电导率增加;添加PI因子后可以提高POD、CAT、PPO和SOD的酶活,增强菌体对自身细胞保护。分别考察了影响PI因子对纳他霉素发酵条件的单因素最佳值,在纳塔尔链霉菌接种量为5%、发酵液初始pH为7、摇瓶中装液量为50mL、摇床转速为200r/min、发酵温度为29℃、PI因子浓度为200nmol/L、PI因子添加时间为48h的条件下,纳他霉素发酵产量达到最大值。根据单因素实验结果,通过Plackett-Burman法筛选出对发酵合成纳他霉素影响较大的3个因素,且3因素之间的效应关系依次为:PI因子浓度>发酵液初始pH>装液量;然后采用响应面试验设计建立数学模型,获得各影响因素的最佳水平,确定PI因子浓度为210nmol/L,初始pH为7,装液量为50mL。在此条件下纳他霉素发酵产量可达5.456g/L,是空白组的2.22倍。通过在实验室中的摇瓶发酵培养,确定自动发酵罐内溶氧量在30%-35%之间最适合纳塔尔链霉菌发酵产纳他霉素。通过调节自动发酵罐内搅拌速度和空气流速两项指标来改善溶氧量:处于对数生长期的菌体所需发酵罐内搅拌速度为500r/min,空气流量为6L/min,处于纳他霉素大量合成期的菌体所需发酵罐内搅拌速度为300r/min,空气流量约3L/min。在自动罐放大培养发酵阶段,当发酵液中葡萄糖的浓度低于2%时开始进行间歇补料,每6h补加葡萄糖,使其浓度稳定维持在2%左右,发酵78h后停止补糖。发酵周期为120h。纳他霉素产量达到3.214g/L。通过流加NaOH的方式来控制5L自动发酵罐内pH值,应用补料扩大发酵。在纳他霉素大量对数生长期,控制pH值在5.8附近,可使纳他霉素产量达到最高,最高值为3.456g/L。