赤霉素发酵与大孔树脂吸附过程耦合工艺优化.PDF

中国生物工程杂志　ＣｈｉｎａＢｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１２，３２（１１）：７０７４ 赤霉素发酵与大孔树脂吸附过程耦合工艺优化  王　卫　李忠海 　黎继烈　曾泊全 （中南林业科技大学生命科学与技术学院　长沙　４１０００４） 摘要　赤霉素生物合成过程中存在产物抑制，采用发酵与提取耦合技术将减弱产物抑制，提高赤 霉素生产效率。对多种国产大孔树脂进行赤霉素ＧＡ静态吸附、解析实验，筛选出性能较优的大 ３ 孔树脂Ｄ１００；并采用单因素和响应面分析方法优化Ｄ１００树脂添加至赤霉素发酵的工艺条件。 实验数据表明：大孔树脂Ｄ１００的最适添加时间与最适树脂量分别为７１ｈ和２．２％，发酵所得赤 霉素总量为２２１．７５ｍｇ，赤霉菌平均比生产速率为０．９６ｍｇ／（ｇ·ｈ）。与常规发酵比较，耦合发酵所 得赤霉素总量提高了１．４９６倍。 关键词　赤霉素　大孔树脂　吸附　耦合 中图分类号　Ｑ８１５ 　　赤霉素作为一种植物激素，在农业、林业生产中均 量比分批发酵产量提高６０％，但也存在膜面堵塞和杂 有重要 的意义，目前赤霉素主要 由藤 昌赤霉菌 菌污染等问题。吸附耦合发酵则是在发酵适当时机添 （Ｇｉｂｂｅｒｅｌｌａｋｕｊｉｋｕｒｏｉ）液体深层发酵生产，赤霉素是该菌 加一种能选择性吸附产物而又对产生菌无害的吸附剂 ［６］ 的次级代谢产物，其合成酶系受到产物反馈调节作用， 的发酵方式。Ｓｔｅｎｔｅｌａｉｒｅ等 在香兰酸转化为香兰素 使菌体细胞产物合成潜力不能充分发挥，造成发酵过 的培养中加入树脂ＸＡＤ２，在转化率提高的同时，产量 ［７］ 程的产率及原料转化率难以提高，成为制约过程效率 也增加１．４倍。Ｌｉｕ等 采用树脂 Ｄ１５２原位吸附发 ［１］ 酵液中 聚赖氨酸，将产量由０．８ｇ／Ｌ提升至２．９ｇ／Ｌ。 的瓶颈 。为克服或减弱这一问题，选育能耐受高浓 ε 度产物或产物类似物的生物细胞成为提高生产指标途 本研究拟利用国产大孔吸附树脂添加至赤霉素发酵系 径的一种选择，并在工业生产菌株中获得较成功应用， 统，将促进赤霉菌产素与提取赤霉素的过程相耦合，并 ［２］ ［３］ 对耦合发酵工艺优化，为生产应用提供理论基础。 如定向诱变 、蛋白质体外定向进化 ，但研究工作量 大、生物回复性强，且具有一定的随机性。而选择性地 １　材料与方法 从培养液中连续分离有抑制性、有毒性或不稳定性产 物，不仅可使反应过程向生成产物的方向进行，同时还 １．１　材　料 ＃ 可以简化下游的分离纯化过程，缩短生产周期，从而有 １．１．１　菌株　赤霉菌（Ｇｉｂｂｅｒｅｌｌａｆｕｊｉｋｕｒｏｉ）９７８由湖南 利于提高整个生物加工过程的生产效率。因此，一种 亚华生物药厂提供。赤霉素ＧＡ 标准品购于上海科兴 ３ 将上下游技术结合在一起的新技术过程———生物反应 生化试剂有限公司，其他试剂均为市售分析纯。 与分离耦合过程 （ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｎｄｓｅｐａｒａｔｉｏｎ １．１．２　培养基　斜面培养基与种子培养基：察氏培