纤维堆囊菌发酵过程中所用消泡剂的筛选及作用机理的研究

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埃博霉素是一类具有抗微管蛋白聚合的抗肿瘤药物。最初在粘细菌纤维堆囊菌的次级代谢产物中发现。其中,埃博霉素A,B最初在S. Cellulosum So ce90发现,并鉴定为16元大环内酯类化合物。相对于紫杉醇来说,其毒副作用小,结构相对简单,更易溶于水,是一种应用前景广阔的广谱抗癌药物。目前纤维堆囊菌已可以通过液体深层发酵,但是发酵过程产生过多的泡沫。泡沫可通过物理机械方法和化学消泡剂来控制。其中化学消泡剂以其操作简单,成本低廉,耗能少而得到应用广泛。但是消泡剂的添加往往是在没有充分了解的情况下添加到发酵过程中,对菌体生长的影响考虑较少。本文选择了4种天然油脂消泡剂和8种化学消泡剂。分别比较了消泡抑泡能力以及对菌体生长的影响。通过测定培养基中蛋白质含量,发现发酵培养基中含有较高的蛋白质含量(91.6μg/mL),这是其容易起泡的原因之一。当M26培养基中添加0.10%的SXP107有机硅聚醚复合消泡剂时,可以提高19%的菌体量,因此作为种子培养基的消泡剂。添加0.10%的磷酸三丁酯和0.06%THIX-298聚醚改性硅油能显著提高埃博霉素A/B,分别为31.41%/18.05%和48.12%/48.55%。SXP107有机硅聚醚复合消泡剂虽然对埃博霉素产量提高不大,但是其消泡抑泡能力显著。综合考虑消泡剂的消泡能力及对菌体和埃博霉素产量的影响,初步选择磷酸三丁酯,聚醚改性硅油和SXP107有机硅聚醚复合消泡剂作为发酵培养基的消泡剂。为进一步了解消泡剂对菌体的影响,研究了SXP107,TBP,THIX-298消泡剂对pH,氨基氮和还原糖变化的影响以及对菌体量和埃博霉素产量的影响,同时研究了α-酮戊二酸脱氢酶复合体的酶活受两种消泡剂的影响。发现在M26培养基中,添加SXP107消泡剂提高了菌体利用营养物质的能力。在发酵培养基中,THIX-298消泡剂的添加也使得菌体利用碳源氮源的能力增强,而TBP消泡剂对其影响不大。同时OGDHC酶活受到THIX-298的影响较TBP高。发酵罐实验比较了消泡剂的多个参数如泡沫抑制系数,产量系数,成本系数和效率系数等。通过比较发现,THIX-298消泡剂效果最佳。并对添加浓度优化,发现消泡剂浓度对菌体干重,埃博霉素A,B的产量以及还原糖,氨基氮的影响并不大。因此选用体积分数为0.02%的THIX-298聚醚改性硅油消泡剂作为发酵所用消泡剂,0.10%的SXP107消泡剂作为种子罐的消泡剂。其最终选择的消泡剂通过500L发酵罐得到了进一步验证,其消泡抑泡效果较好,埃博霉素产量能够得到保证。
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