[發明專利]一種基于菌絲球結構調控的納他霉素合成工藝

在審

• 申請號: 201910369891.0
• 申請日: 2019-05-06
• 公開（公告）號: CN109957590A
• 公開（公告）日: 2019-07-02
• 發明（設計）人: 曾昕;李峰;曾化偉;徐大勇;張標;信丙越;李珊珊
• 申請（專利權）人: 淮北師范大學
• 主分類號: C12P19/62
• 分類號: C12P19/62;C12R1/465
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責任公司 34101
• 代理人: 喬恒婷

本發明公開了一種基于菌絲球結構調控的納他霉素合成工藝，具體是在納他霉素發酵種子預培養階段中，利用惰性微粒與產生菌菌絲球之間的碰撞作用，以縮小菌絲球的直徑，降低菌絲球的致密程度，并將以上菌絲球結構受到改造的發酵種子用于納他霉素發酵，從而提高納他霉素的生物合成水平。利用本發明的發酵種子菌絲球調控方法，培養褐黃孢鏈霉菌發酵生產納他霉素，可使得發酵產量大幅提高，發酵時間縮短，顯著提升發酵生產的生產強度。

技術領域

本發明涉及一種基于發酵種子菌絲球結構調控的納他霉素合成工藝，即采用外源添加惰性微粒的方式來在發酵種子預培養階段中調控菌絲球結構，從而促進納他霉素的生物合成，屬于工業生物技術領域。

背景技術

納他霉素是一種多烯大環內酯類的抗真菌劑，其不僅可強效抑制霉菌和酵母的生長，還可有效防止真菌毒素的產生。納他霉素已被美國食品藥品管理局(FDA)認定為“總體安全的”(GRAS)化合物，具有極大的潛在應用價值。相對其他抗生素產品，納他霉素不會產生抗藥性，且安全、無毒，因此納他霉素可廣泛應用于抗真菌治療、食品綠色防腐等方面。納他霉素是一種鏈霉菌屬發酵合成的次級代謝產物，目前其發酵產量較低，這直接推高了其市場價格(800-900元/公斤)。要降低納他霉素應用的成本和市場化阻力，提高其發酵合成水平至為關鍵。

近年來學術界和產業界在提升那他霉素的生物合成水平上進行了大量研究，包括選育納他霉素高產菌、篩選最優發酵培養基、優化發酵工藝等。盡管以上研究最終提高了納他霉素的發酵水平，但是，在“液態發酵中菌絲球結構如何影響納他霉素合成”，以及“如何對發酵中菌絲球結構進行調控”的問題上，相關的研究極少。目前，納他霉素產生菌主要有恰塔努加鏈霉菌、褐黃孢鏈霉菌、利迪鏈霉菌、納塔爾鏈霉菌，其中，我國工業生產主要依靠褐黃孢鏈霉菌。以上納他霉素產生菌均為鏈霉菌屬，其共同特點在于在液態發酵中呈細絲狀，在發酵攪拌的作用下菌絲會發生相互纏繞，從而形成不同結構大小的菌絲球。事實上，絲狀菌的菌絲球結構大小與其代謝產物合成之間的關系極為緊密。例如，在博來霉素生物合成中，細長、分散且表面具有短菌絲的Amycolatopsis balhimycina菌絲球更有利于其產物的合成；同樣，在ε-聚賴氨酸發酵中，細小的Streptomyces albulus菌絲球有助于提高傳質和傳氧效率，從而在前體和能量供應層面保障產物的合成；此外，在真菌多糖合成中，降低其菌絲球的直徑能大幅提高Grifola frondosa的生物量及其多糖合成關鍵酶的活性，進而促進其真菌多糖的合成。

微生物大規模發酵常常需要培養液體發酵種子的預培養，種子液中菌體的生理特性以及細胞活力對后期發酵的影響極大。目前納他霉素發酵領域的大部分工作均集中于發酵過程的調控以及營養條件的優化，在發酵種子液預培養上的研究極少。發明人前期研究發現，種子預培養階段中菌絲球直徑過大將導致后期納他霉素發酵水平降低?！叭绾卧诜N子培養階段對鏈霉菌菌絲球結構進行調控”無疑成為了納他霉素生物發酵中的一個重要問題。

惰性微粒是一類在發酵中不與培養基和微生物發生化學反應的微小顆粒，其粒徑介于4-400μm范圍。添加在發酵液中的惰性微粒能夠在高速攪拌下與菌絲球進行無數次碰撞，從而改變菌絲球的大小和結構，進而改善其中絲狀菌的傳質傳氧效果。目前，惰性微粒的添加在Grifola frondosa發酵合成多糖，以及Streptomyces albulus發酵合成ε-多聚賴氨酸方面有著成功的應用。

發明內容

本發明旨在提供一種基于菌絲球結構調控的納他霉素合成方法，通過外源添加惰性微粒的方式，在種子預培養階段中對菌絲球的結構進行調控，進而在后期發酵階段中顯著促進納他霉素的生物合成，提高發酵終產量。