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维吉尼亚霉素发酵培养基及发酵条件优化

作　者: 高远
导　师: 班睿；马宏伟
学　校: 天津大学
专　业: 制药工程
关键词: 维吉尼亚霉素链阳性菌素发酵工艺响应面分析维吉尼亚链霉菌
分类号: S816
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

维吉尼亚霉素(virginiamycin)是一种链阳性菌素类抗生素,由Streptomyces virginiae(维吉尼亚链霉菌)经发酵、纯化制成。维吉尼亚霉素在化学结构上是由两个因子构成:M1因子和S1因子。M1因子因其对金黄色细球菌最有效而得名,其分子式为C28H35N3O7,是一种巨环内脂;S1因子因其对藤黄八叠球菌最有效而得名,其分子式为C43H49N7O10,是一种环状多肽体。M1因子和S1因子间有强大的协同作用,可以对革兰氏阳性菌产生强大的杀菌效果。本文对维吉尼亚霉素的发酵培养基配方、发酵培养条件及前体添加工艺进行了各种优化,提高维吉尼亚霉素的产量:以S. virginiae ATCC13161为实验材料,通过单因素实验研究了不同碳源、无机氮源、有机氮源对维吉尼亚霉素发酵结果的影响。并确定发酵培养基采用葡萄糖与可溶性淀粉作为复合碳源,以花生饼粉与酵母膏作为复合有机氮源,以硫酸铵为无机氮源时能够提高维吉尼亚霉素的效价。在单因素试验基础上,采用Plackett-Burman(P-B)设计和响应面试验设计(RSM)进一步进行优化,确定影响产素的主要因素为葡萄糖、酵母膏、硫酸亚铁的添加量,最适浓度为葡萄糖3.139%,酵母膏0.529%,硫酸亚铁0.024%。此时维吉尼亚霉素效价最高,达到673.8μg/mL。以S. virginiae ATCC13161为实验材料,通过单因素实验研究了不同种龄、接种量、装液量、pH值、摇床转速和温度对维吉尼亚霉素发酵的影响,并确定在装液量35mL/250mL,转速240r/min,pH7.0等条件下,发酵效价最高。在单因素试验的基础上,采用Plackett-Burman(P-B)方法和响应面试验设计(RSM)对产素条件进行优化。影响产素的主要因素为发酵温度、种龄和接种量,最适条件为温度25℃,种龄33h,接种量12.5%。实测三次平均效价为876μg/mL。通过单因素试验研究在S. virginiae ATCC13161发酵的过程中添加前体物质的种类、时间以及加入量对于维吉尼亚霉素效价的影响。最后确定在发酵12h时添加0.1%的乙酸钠,能够提升效价到960μg/mL。本研究对维吉尼亚霉素的工业化水平提升具有重要意义。

全文目录

摘要 3-4ABSTRACT 4-7第一章文献综述 7-17 1.1 维吉尼亚霉素的发现和应用 7-12 1.1.1 开发及商品化历史 7 1.1.2 链阳性抗生素 7-8 1.1.3 维吉尼亚霉素结构特点 8-9 1.1.4 维吉尼亚霉素理化性质 9 1.1.5 维吉尼亚霉素作用机制 9-10 1.1.6 维吉尼亚霉素的最低抑菌浓度 10-11 1.1.7 维吉尼亚霉素的安全性 11-12 1.1.8 维吉尼亚霉素的应用特点 12 1.2 维吉尼亚霉素的市场现状 12-13 1.2.1 目标市场 12 1.2.2 国内市场 12-13 1.2.3 在售产品 13 1.3 维吉尼亚霉素的生产工艺 13-16 1.3.1 维吉尼亚霉素的生物合成途径 13 1.3.2 维吉尼亚霉素产生菌的诱变筛选 13-15 1.3.3 维吉尼亚霉素的发酵工艺 15-16 1.4 本文主要研究目的与思路 16-17第二章材料与方法 17-24 2.1 材料 17-19 2.1.1 菌株 17 2.1.2 主要试剂 17-18 2.1.3 培养基 18-19 2.1.4 主要仪器 19 2.2 方法 19-24 2.2.1 培养方法与条件 19-20 2.2.2 维吉尼亚霉素的检测方法 20-21 2.2.3 Plackett-Burman 设计 21-22 2.2.4 中心组合试验没计 22-24第三章结果与讨论 24-49 3.1 S. virginiae ATCC13161 发酵培养基优化 24-34 3.1.1 不同碳源对效价的影响 24-25 3.1.2 有机氮源对效价的影响 25-26 3.1.3 无机氮源对效价的影响 26-27 3.1.4 Plackett-Burman 设计筛选重要影响因素 27-29 3.1.5 最陡爬坡试验研究最大响应值的响应区域 29 3.1.6 响应曲面（RSM）模型与分析 29-34 3.1.7 小结 34 3.2 S. virginiae ATCC13161 发酵条件研究 34-46 3.2.1 发酵温度对效价的影响 34-35 3.2.2 装液量对效价的影响 35-36 3.2.3 pH 对效价的影响 36-37 3.2.4 种龄对效价的影响 37-38 3.2.5 接种量对效价的影响 38 3.2.6 摇床转速对效价的影响 38-39 3.2.7 Plackett-Burman 设计筛选重要影响因素 39-40 3.2.8 最陡爬坡试验研究最大响应值的响应区域 40-41 3.2.9 响应面模型与分析 41-45 3.2.10 小结 45-46 3.3 S. virginiae ATCC13161 发酵添加前体条件研究 46-49 3.3.1 前体种类对效价的影响 46-47 3.3.2 前体加入时间对效价的影响 47 3.3.3 前体加入量对效价的影响 47-48 3.3.4 小结 48-49第四章结论与展望 49-50 4.1 结论 49 4.2 展望 49-50参考文献 50-56致谢 56

维吉尼亚霉素发酵培养基及发酵条件优化

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