高产洛伐他汀青霉菌株的筛选与发酵条件优化

来源 :浙江师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:luke_2013
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青霉(Penicillium)是中国重要的工业微生物资源。早在1976年,远藤章等在青霉属菌株发酵产物中发现了首个他汀类物质,自此掀起了他汀类物质的研究热潮。其中,洛伐他汀(Lovastatin)是各国公认的降低胆固醇的理想药剂,具有高效、低毒、安全的特点,近年来在临床治疗方面应用十分广泛。  本研究从自然生境中分离纯化得到1株高产Lovastatin的青霉菌株Po-25菌株,并对其发酵条件进行了优化。  首先,从自然界(食品、土壤、空气、有机质等)中分离得到300余株纯培养,结合菌落自然生长状态和菌落显微特征筛选得到163株青霉属菌株。采用薄层层析色谱(TLC)法对这163株青霉属菌株的发酵液进行初筛,筛选出拟产Lovastatin且含量较高的20株菌株,再通过高效液相色谱(HPLC)法对筛选出的20株菌株的发酵液进行定量分析。结果表明,不同菌株之间Lovastain产量差异较大,其中25号菌株的产量最高,达36.38mg/L。  对筛选出的20株菌株进行鉴定,分别扩增了20株菌株的ITS序列,通过序列比对和同源性分析,构建系统发育树,再参照其形态特征进行分类鉴定,最后将这20株菌鉴定为7个种。其中,草酸青霉(Penicillium oxalicum)8株,桔青霉(P.citrinum)3株,疣孢青霉(P verruculosum)2株,产黄青霉(P chrysogenum)2株,扩展青霉(P.expansum)2株,皮落青霉(P crustosum)1株,微紫青霉(P.janthinellum)1株。产量最高的25号菌株经鉴定为草酸青霉(P.oxalicum),将其标记为Po-25菌株,作为后续实验的出发菌株。  之后,用高效液相色谱-质谱(HPLC-MS)联用技术对Po-25菌株发酵液中的Lovastatin进行了确证,同时排除了青霉素和桔霉素的存在。此外,通过摇瓶发酵绘制了Po-25菌株的生长曲线及Lovastatin动态变化曲线,发现该菌生长迅速,在10%接种量的情况下,第四天菌丝量即达到最大值,第七天Lovastatin产量达到最大值,适应于快速大量的生产。  其次,为了进一步提高Po-25菌株的Lovastatin产量,对其培养基配方和培养条件进行了单因素摇瓶发酵优化,得到Po-25菌株产Lovastatin的适宜条件为:甘油为碳源,蛋白胨为氮源,温度28℃,初始pH5.0,碳源浓度6%,氮源浓度0.8%,接种量7%,摇床转速180rpm。在上述条件下,Po-25菌株发酵产Lovastatin的水平最高。  最后,在单因素优化的基础上,运用Plackett-Burman(P-B)试验设计法对影响Po-25菌株液态发酵产Lovastatin的显著因素进行筛选,得到四个显著因素,分别为温度、初始pH、碳源浓度和氮源浓度。再利用响应面Box-Behnken法对这四个显著因素进行优化,得到以下回归方程:Lovastatin=200.48+5.52A-5.30B+10.71C-7.77D+0.61AB+4.37AC-5.68AD-2.60BC+6.31BD-0.99CD-17.11A2-28.22B2-10.84C2-11.08D2。  根据数据分析得出的理论最优条件,结合实际操作的现实性,得到Po-25菌株产Lovastatin的最佳条件为:温度28℃,初始pH4.8,碳源浓度6.52‰氮源浓度0.72‰接种量7%,摇床转速180rpm。优化后的Lovastatin产量达到204.306mg/L。
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