新型抗真菌抗生素发酵工艺优化的研究.ppt

新型抗真菌抗生素发酵工艺优化的研究 主要内容 抗真菌抗生素的作用机制 2 发酵条件的优化 3 发酵过程的放大 1 抗真菌抗生素的作用机制 根据作用的靶位分为抑制细胞膜的合成、抑制细胞壁的合成、抑制蛋白质合成、抑制电子传递和抑制核酸合成的抗真菌抗生素。 抑制细胞膜的合成 抗生素首先与膜结合，生成膜-抗生素复合物，使细胞膜结构发生改变，在膜脂质双层中形成有多烯大环内醋抗生素与胆固醇结合的环状化合物，构成亲水通道，致使细胞内容物向胞外泄漏。 所泄漏的物质种类与抗生素的性质、浓度及其作用时间有关，从而达到杀菌的目的。 抑制细胞壁的合成 真菌细胞壁由β-(1，3)-葡聚糖、甘露糖和几丁质等成分组成，在维持细胞的生长和正常的生理功能中起了重要的作用。 由于哺乳动物没有细胞壁，因而作用于真菌细胞壁生物合成相关酶的药物具有高效、低毒的特点。 按作用机制不同，作用于细胞壁的抗真菌药物可分为β-(1，3)-葡聚糖合成酶抑制剂、几丁质合成酶抑制剂、甘露聚糖-蛋白质复合物抑制剂。 2 发酵条件的优化 发酵条件的优化是基于各种微生物作用机制之上进行的，根据产生菌生长及产物的营养要求，筛选最优的培养基和培养条件，提高产物水平，降低生产成本。 发酵培养基的优化 培养基的组成和元素的配比对菌体的生长发育、产素水平、提炼工艺和抗生素成品的质量都有相当大的影响。发酵培养基主要由碳源、氮源、无机盐类、生长因子和前体物等组成。 碳源的优化 碳源的主要作用是供给菌种生命活动所需的能量及构成菌体细胞和代谢产物的碳骨架，常用碳源包括糖类和脂类等。 采用葡萄糖、可溶性淀粉、玉米粉、蔗糖作为碳源，分别按0.5%、1.0%、2.0%、3.0%、5.0%的配比进行单因素优化。 不同碳源浓度所得到的菌体生物量和产物效价均有比较大的差异 用以少量葡萄糖为辅，以可溶性淀粉为主的混合碳源。 氮源的优化 氮源主要用以构成菌体细胞物质和含氮化合物。氮源包括有机氮源和无机氮源 以蛋白胨、酵母粉、黄豆粉、硫酸铵、尿素作为氮源，分别按0.5%、1.0%、2.0％ 、3.0%的配比，采用同碳源优化的发酵条件进行氮源的优化。 酵母粉，蛋白陈和黄豆粉在促进菌体产抗生素的作用上要明显优于硫酸铵和尿素。 采用酵母粉和黄豆粉混合作为氮源使用 无机盐类的优化 抗生素产生菌和其它微生物一样，在生长和繁殖过程中，需要某些无机盐和微量元素，其浓度对菌种的生理活性有一定影响，因此应选择合适的浓度和配比。 在发酵培养基中分别添加0.50 %NaCl、0.03 % MgSO4 、0.04%K2HPO4能提高菌种产抗生素水平。 发酵培养条件的优化 对发酵过程有影响的因素主要有：发酵时间、培养温度、培养基初始pH值、接种量、种龄等发酵条件。 培养温度的优化 主要影响各种酶促反应速率以及氧在发酵液中的溶解度和传递速率。 在发酵过程中，菌株的生长阶段和抗生素合成阶段所需的最适温度是有时是不一样的。一般来讲，在生长初期，优先考虑提供菌体生长的最适温度，当进入抗生素分泌阶段，就必须满足生物合成的最适温度。 初始pH的优化 影响菌体生长周期中延滞期的长短 培养基初始pH值与种子液的pH值相差越大，则菌种为了适应新的生存环境而对自身代谢活动的调节程度越大，使得延滞期延长，从而使发酵周期过长，降低生长率。 影响产物的合成 朱海东等人测得链霉菌Fu在发酵初始pH值在6.5时，菌体浓度和产物效价均达到了最大，且该菌种在酸性环境中的生长情况和生产能力都要优于在碱性环境中，菌浓和抗生素效价在碱性环境中下降比较明显。 接种量的优化 接种量主要影响发酵周期。生产上常用处于对数生长期的种子，接种量一般为7%~15%，这主要取决于菌株在发酵罐中的生长繁殖速度。 大量的接入培养成熟的种子，会使菌体迅速的进入对数生长期，缩短生长过程的延滞期，从而缩短发酵周期，有利于提高发酵生产率，并且还有利于阻止染菌的进一步发展。 如果接种量过大，菌体生长会受到代谢废物的干扰而减慢，菌体提前衰退，最终菌体细胞浓度降低，影响发酵水平。 大量菌体的接入也易导致营养物和溶氧的过快消耗而不足，酸碱度变化太大，从而影响菌体的生长和发酵水平。 种龄的优化 最适种龄一般都选在生命力极其旺盛的对数生长期，此时的种子能很快的适应环境，生长繁殖快，可大大缩短在发酵过程中的调整期，缩短在发酵过程中的非产物合成时间。 在抗生素发酵中，通常利用孢子萌发产生的菌丝体作为种子接种。 种子培养时间太短，会使发酵周期延长，但种子培养时间过长，菌体容易衰老缩短了抗生素分泌时间，而且发酵液中的抗生素含量骤然升高会造成产生菌在发酵早期表现出对所产抗生素的敏感性。 3 发酵过程放大 发酵规模的放大过程涉及到诸多参数的优化，其中，