[發明專利]一種提高青霉素產量的物理刺激方法

在審

• 申請號: 202010141081.2
• 申請日: 2020-03-03
• 公開（公告）號: CN113337567A
• 公開（公告）日: 2021-09-03
• 發明（設計）人: 吳松杰;鄭永平;董飛宏;張玨
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: C12P37/00
• 分類號: C12P37/00;C12N13/00;C12R1/82
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種提高青霉素產量的物理刺激方法。它包括如下步驟：1)制備大氣壓低溫等離子體活化水PAW，進一步形成大氣壓低溫等離子體活化固態培養基PASM以及大氣壓低溫等離子體活化微泡PAB；2)將土壤分離所得的產黃青霉菌懸液接種于PASM，置于培養箱培養；3)將2)中培養完成的PASM制成產黃青霉菌孢子溶液，加入PAB后用納秒脈沖功率技術刺激處理；4)將步驟1)中制備得到的PAW，基于劑量自動控制方法通過點滴方式加入到含有經過步驟3)處理過的產黃青霉菌孢子溶液的培養基中進行發酵，使得青霉素產量得到提高。本發明采用等離子體技術和納秒脈沖電場技術干預產黃青霉，有效上調pcbAB，pcbC和penDE的表達，同時顯著縮短產黃青霉的生長周期，大幅度提高青霉素產量。

技術領域

本發明涉及一種提高青霉素產量的方法，屬于生物技術領域。

背景技術

青霉素是由一種產黃青霉產生的一類天然的抗生素，具有抗菌譜廣、療效高、毒性低的特點，被收錄于世界衛生組織基本藥物標準清單中，是目前人類最有效和最安全的基本健康藥物之一。目前，關于提高青霉素發酵產量及縮短發酵周期的主要技術手段包括：誘變選育高產菌株；基因工程定向獲取高產菌株；優化菌株發酵環境條件，提高菌株發酵產量。然而，現有的技術手段在實際應用中都存在著不少固有缺點。誘變選育的問題在于遺傳負荷過重以及菌株的耐藥性提高所引起的正向突變驟減甚至消失，從而導致難以選育出新的高產菌株。基因工程的問題在于嚴重依賴于有效的基因靶點，由于基因靶點數量的限制使得構建成熟穩定的工程菌愈發困難。菌株發酵環境條件優化的問題在于優化上限的存在，對于某一確切的菌株而言，當外界因素達到最優組合時將無法再繼續優化以進一步提高發酵產量、縮短發酵周期。對于已經經過長時間增產研究的產黃青霉而言，上述問題格外突出，已經成為制約青霉素工業發展的一個重大瓶頸問題。

納秒脈沖電場(nsPEF)技術作為脈沖功率技術的延伸和發展，具有高場強(kV/cm)、短脈寬(ns)、低熱效應(J/cc)、高瞬時功率(mWatts)的特點，能夠在極短時間內將電場能量釋放到靶細胞，從而觸發一系列生物學效應，包括了激活血小板凝集酶，促進血小板快速凝集，從而加速傷口愈合速度；引起DNA損傷、改變線粒體膜電位、激活線粒體凋亡通路，導致細胞凋亡；調節Wnt/β-catenin信號通路，提高原代軟骨細胞的增殖速率。更為重要的是，納秒脈沖電場還能夠調控細胞內鈣離子濃度，進而影響細胞生長與代謝活動。

等離子體活化水(PAW)是等離子體技術的延伸和發展，是通過等離子體裝置激發處理溶液后得到的富含各種活性自由基的溶液。由于富含各種自由基，PAW具有出眾的氧化殺菌能力，能夠有效延長果蔬保存時間，去除果蔬表面殘留的農藥，在醫學和食品領域得到了廣泛的應用。最近的研究表明，PAW具有劑量效應，能夠促進細胞增殖、調控植物生長，表現為高濃度下的PAW能夠滅活細菌病毒，抑制種子萌發、而相對低劑量下的PAW則能夠促進酵母細胞的增殖，促進種子萌發。

發明內容

本發明的目的是提供一種提高青霉素產量的物理刺激方法，采用納秒脈沖功率技術和等離子體技術處理產黃青霉孢子能有效上調與青霉素合成密切相關的基因pcbAB、pcbC和penDE的表達量，促進青霉素的合成；同時，還能夠顯著縮短青霉素的發酵周期，大幅度提高青霉素的產量。

本發明提供的提高青霉素產量的物理刺激方法，包括如下步驟：1)制備大氣壓低溫等離子體活化水PAW，進一步形成大氣壓低溫等離子體活化固態培養基PASM以及大氣壓低溫等離子體活化微泡PA3；2)將土壤分離所得的產黃青霉菌懸液接種于PASM，置于培養箱培養；3)將2)中培養完成的PASM制備形成產黃青霉菌孢子溶液，加入PAB后用納秒脈沖功率技術刺激處理；4)將步驟1)中制備得到的PAW，基于劑量自動控制方法通過點滴方式加入到含有經過步驟3)處理過的產黃青霉菌孢子溶液的培養基中進行發酵，使得青霉素產量得到提高。