海洋芽胞杆菌B-9987发酵工艺初步研究和抑菌活性物质的初步分离

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由细菌和真菌引起的植物病害通常难以控制,原因包括病原菌基因型的多样性并能发生变异、病害植物种类繁多以及没有有效地药物进行防治等。海洋芽孢杆菌B-9987对青枯劳尔氏菌(Ralstonia solanacearum)、胡萝卜欧文氏杆菌((?)rwinia carotovora)、灰葡萄孢菌(Botrytis cinerea)等多种植物病原菌具有良好的拮抗作用,B-9987极具开发成微生物农药的潜力。将其开发成微生物农药用于防治这类植物病害,具有广阔的应用前景。本实验室及协作单位对其进行了多年研究,初步建立了5L和50L发酵罐发酵工艺,但发酵过程活菌浓度仅为1.5×109CFU/mL;从B-9987代谢产物中分离得到了一些抗菌活性物质,但是这些物质不稳定、浓度低且分离成本高。B-9987稳定的发酵工艺和生物活性物质的明确是亟待解决的问题。通过正交实验,碳源、氮源、无机盐单因素实验,对B-9987的培养基进行了初步优化。初步优化的培养基在5L发酵罐中验证,发酵过程中活菌浓度大幅波动。经过分析并通过实验证明,发酵过程中菌体浓度大幅波动是菌体发酵过程中向胞外释放毒性物质、消泡剂毒性和限制性底物消耗殆尽三者共同作用的结果,其中限制性底物A对菌体浓度大幅波动起主要作用。调整培养基中A的比例,解决了B-9987发酵过程中活菌浓度大幅波动的问题。通过摇瓶装液量和接种量实验,确定了采用两级发酵的方式培养种子。在5L发酵罐中对优化培养基进行了验证,并成功地在50L发酵罐中进行了放大,建立了稳定的发酵工艺。在发酵结束时,芽孢率在90%以上,活菌浓度在5×109CFU/mL以上,是优化前活菌浓度的3倍以上。通过检测发酵过程中不同时间无菌发酵滤液的抗菌活性,确定了B-9987发酵抑菌活性物质的分离取样时间。海洋芽孢杆菌B-9987发酵液加入1mol/LHCl调节pH至2.0,有沉淀析出,离心后获得沉淀物、用有机溶剂A浸提沉淀物、有机溶剂A浸膏进一步通过硅胶柱层析分离后,通过生物活性测试,将获得的活性组分经HPLC分析检测,有3个主要化学物质,其分子式和结构式还有待进一步研究。
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