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阿卡波糖是游动放线菌产生的一种高效α-糖苷酶抑制剂,Ⅱ型糖尿病的常用治疗药物之一。由于阿卡波糖具有良好的降血糖效果及出色的安全性,自上市以来便成为治疗Ⅱ型糖尿病的理想药物。近年来,我国糖尿病患者人数急剧增加,阿卡波糖的市场需求量逐年增长,前景广阔,然而国内阿卡波糖工业化发酵水平偏低,生产成本过高。因此,通过高产菌的选育和发酵工艺的优化,提高阿卡波糖发酵水平、降低成本是当前工业化发酵生产阿卡波糖的首要目标与任务之一。通过对本实验室保藏的阿卡波糖产生菌Actinoplanes utahensisZJB-08196进行多轮的自然分离,筛选出高产菌株A.utahensis ZRP4,其发酵单位为3271.33 mg/l。采用紫外与微波对A.utahensisZRP4进行诱变处理,选育得到高产突变株UV-35和MI-24,其发酵单位为3658.22 mg/l和3803.07 mg/l,进一步采用微波-紫外复合诱变,经过两轮筛选得到突变株MU-12,其发酵单位为4023.35 mg/l,相对于出发菌株提高了 22.99%。利用核糖体工程育种技术对出发菌株A.utahensisZRP4进行改良,从利福平、链霉素、庆大霉素、新霉素等四种单一抗生素平板上分别筛选出利福平抗性突变株R10-9、链霉素抗性突变株S20-9、庆大霉素抗性突变株G5-11以及新霉素抗性突变株N5-22,其发酵产量分别为4370.02 mg/l,4370.93 mg/l,4294.89 mg/l,4067.24 mg/l,相对于原始出发菌株A.utahensis ZRP4 分别提高了 33.59%,33.61%,31.29%,24.33%。在此基础上,组合利福平、链霉素、庆大霉素、新霉素四种抗生素从MU-12、R10-9、S20-9、G5-11、N5-22五株突变株中筛选得到具有多重抗性突变的高产菌株GNSR-9和GNSR-15,其发酵单位分别为4681.71 mg/l和4725.13 mg/l,其产量相对于原始出发菌株其发酵产量分别提高了 43.11%和44.44%,其中GNSR-9的遗传稳定性较好,后续实验将对其发酵工艺进行优化,充分挖掘其生产潜力。实验确定了A.utahensis GNSR-9摇瓶最佳发酵条件:种龄为60 h,接种量为10%,发酵培养基的最佳初始pH为7.0,在250 ml摇瓶中装液量为30 ml时,28℃,200 rpm,在此条件下,阿卡波糖发酵产量为4835.21 mg/l。通过单因素实验对A.utahensis GNSR-9发酵培养基中的碳源、氮源、无机盐物质进行优化,筛选出三个主要因素:葡萄糖、麦芽糖、黄豆饼粉。采用均匀设计实验进一步优化三个主要因素含量,实验确定最佳的发酵培养基配方:葡萄糖30.0 g/l,麦芽糖糖化液312.5 ml/L,甘油 10.0g/l,黄豆饼粉 15.0g/l,谷氨酸钠 6.0g/l,CaCO32g/l,CaCl23g/l,FeCl31.2g/l,K2HPO40.8g/l,经过条件优化后,阿卡波糖最终发酵产量达到5250.40 mg/l。基于以上发酵条件,在阿卡波糖发酵过程中24 h、48 h、96 h、120 h定期补加2 ml发酵培养基,且当补加的培养基中葡萄糖与麦芽糖总量为100 g/l,最佳比为30:70,其发酵产高达6632.03 mg/l,极大程度地提高了阿卡波糖产量,为工业化发酵生产提供了一定实践基础,具有重要的工业实用价值。