论文部分内容阅读
埃博霉素B(Epothilone B)是粘细菌纤维堆囊菌产生的大环内酯类次级代谢产物,是一种新型的抗肿瘤药物。其作用机制与紫杉醇相同,通过促微管聚合作用从而抑制肿瘤细胞的增殖,并且与紫杉醇相比,埃博霉素具有水溶性更好,可以通过微生物发酵生产等优点,因此埃博霉素被誉为最具有潜力的抗肿瘤新药之一。然而埃博霉素B发酵产量较低且不稳定,为了提高埃博霉素B产量,本文对埃博霉素B发酵工艺进行研究。以纤维堆囊菌(Sorangium cellulosum)SoF5-76为生产菌株,首先对其发酵培养基和发酵条件进行优化,然后开展了基于生物合成途径的埃博霉素B发酵工艺优化研究,最后在5L发酵罐上建立菌株的分批发酵动力学模型。主要的研究结果如下:(1)在单因素试验的基础上,利用Plackett-Burman筛选出对埃博霉素B产量有显著影响的三个因素为马铃薯淀粉,脱脂奶粉和无水氯化钙。然后通过最陡爬坡试验逼近最佳响应面区域,再运用Box-Behnken试验设计和响应面分析法进行回归分析,确定重要因素的最优浓度,最终得到最佳发酵培养基为:马铃薯淀粉3.9g/L,脱脂奶粉2.2g/L,无水氯化钙1.3g/L,葡萄糖1g/L,豆饼粉1.5g/L,七水硫酸镁2.5g/L,EDTA-Fe3+3mL/L,微量元素(TE)0.5mL/L,VB120.5mg/L。在此最优条件下发酵埃博霉素B的产量为29.95mg/L,发酵产量比优化前提高了1.1倍。(2)采用单因素试验和正交试验设计,对产埃博霉素B的发酵条件进行了优化,确定了最优发酵条件为初始pH7.4,装液量50mL/250mL,转速200r/min,种龄60h,接种量10%,温度30℃,发酵周期6d。在此最优发酵条件下,埃博霉素B的产量为35.24mg/L,比优化前提高了17.67%。(3)根据已知的埃博霉素B的合成途径,采用单因素法考察了前体物质、氨基酸类以及辅酶生物素对埃博霉素B合成的影响,然后通过Plackett-Burman设计对埃博霉素B有促进作用的因子进行了筛选,结果表明:丙酸钠,L-异亮氨酸,L-甲硫氨酸三个因素对埃博霉素B产量有显著影响。最后通过Box-Behnken设计和响应面分析法进行回归分析,确定出重要因素的最优浓度为:丙酸钠0.9g/L,L-异亮氨酸15.2mg/L,L-甲硫氨酸29.3mg/L。在此最优条件下,埃博霉素B的产量可达到49.37mg/L,发酵产量比优化前提高了38.29%。(4)建立了菌株在5L发酵罐中的细胞生长、产物生成以及基质消耗的动力学模型。