天蓝色链霉菌产蓝色素的发酵优化及蓝色素性质研究

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1、华东理工大学博士学位论文第I页天蓝色链霉菌产蓝色素的发酵优化及蓝色素性质研究摘要本文主要研究了天蓝色链霉菌所产蓝色素的分子结构，主要营养物〔葡萄糖、硝酸盐及磷酸盐)对天蓝色链霉菌生长、代谢及产物蓝色素表达的影响，天蓝色链霉菌产蓝色素分批动力学模型，通透性调节，链霉素抗性对天蓝色链霉菌产蓝色素的影响，蓝色素性质及其毒理等，一入HPLC分析表明天蓝色链霉菌所产蓝色素含有10个组分，对其中一组分Bp10进行了鉴定，光谱解析其为一新化合物，命名为t-actinorhodine对于菌体生长，16.842.6g/L的初始葡萄糖浓度形成

2、一个宽的最佳浓度“平台’，，过高过低的葡萄糖浓度都使菌体生长受到限制或抑制。对于蓝色素生产的最佳葡萄糖浓度范围与对于菌体生长的葡萄糖范围一致，但在这个范围内，蓝色素生产随葡萄糖浓度的升高略有下降。硝酸盐浓度过大会对细胞生长产生抑制作用。初始硝酸盐浓度从0.56g/L增加到2.35叭，菌体生长得到促进;从2.35叭增加到4.39叭，菌体生长受到抑制。硝酸盐浓度对蓝色素的生成有明显的影响，最佳浓度为1.42叭。磷酸盐浓度的提高有利于菌体生长，但超过18.5mmoUL呈现浓度饱和效应。磷酸盐浓度过高会抑制蓝色素的合成，最佳磷酸盐

3、浓度为9.56mmoi/L。只要磷酸盐浓度不过低(如。.93mmol/L)，它不对葡萄糖的利用产生影响。对天蓝色链霉菌产蓝色素的分批发酵动力学进行分析，菌体生长适用于Logistic方程，蓝色素生成符合Luedeking-Piret方程，葡萄糖与氧消耗可用类似Luedekin-Pirct方程描述。建立的模型较好地描述了天蓝色链霉菌产蓝色素发酵过程，拟合的动力学参数适用于不同接种浓度(0.23--0.58gjL)和较宽的初始葡萄糖浓度(17.731.5g/L)条件下的分批发酵。在天蓝色链霉菌分批发酵中，36h时一次加入20m

4、叭的青霉素，色素浓度和分泌率分别提高了26.2%和39.2%;分多次添加青霉素可使色素浓度再提高9%，但分泌率没有明显变化。DMSO浓度为6glL时，色素浓度和分泌率较对照分别提高了205%和50%;2-50叭的DMSQ对菌体生长没有影响。36h加入1g/I.的吐温80，色素浓度和分泌率分别提高了16.9%和37.5%.60h加入02留L侬度的SDS，色素浓度较对照提高不多但分泌率却提高了161%。找到了利用链霉素抗性突变促进天蓝色链霉菌产蓝色素的策略。庄30株链霉素抗性突变株中筛选得到3株高产菌株，它们产蓝色素能力都得到

5、一定提高，尤以链霉素突变株S-3最佳，提高了20%,S-3的，SL基因产生了一个新的突变位点，第128位碱基A变成G，与之相对应，rp$L基因所编码的核糖体蛋白S12上的第43位氨基酸由LYS第11页华东理工大学博士学位论文变成Arg。迄今为止，，“基因上第128位碱基突变已在细菌中有报道，但在放线菌中还未见报道。其它2株链霉素突变株没检出rpsL,16SrRNA基因突变，可能存在别的基因突变位点或耐链霉素机制，有待进一步探讨。与其它链霉素抗性株相比，S3进一步提高了产蓝色素的能力但生长稍慢。利用链霉素抗性突变诱导可有效促

6、进天蓝色链霉菌野生菌株产蓝色素通过对蓝色素性质研究发现:(1)色素易溶于碱性溶液，溶于丙酮、二甲基亚矾(DMSO)、乙酸乙酷、乙睛、甲醇及氯仿等有机溶剂，不溶于石油醚:酸性条件下，色素溶解度随pH降低而减小，pH2以下时色素基本上全部沉淀;碱性条件下，色素溶解度随着pH增大而增大，颜色越深。(2)色素溶液在pH<7时为红色:pH7-8时为红紫色;pH;8时为蓝色，颜色随着pH增大而加深。(3)色素对光(包括紫外光)比较稳定;对热相当稳定，于80'C,1000C高温处理30min，色素颜色大约增强40%。酸性条件下，色素耐氧

7、化性和还原性都很好，但在碱性条件下，色素耐氧化性较差。维生素C和苯甲酸钠等常用食品添加剂对色素稳定性没有影响。大多数金属离子如Bat+,K+等对此色素无影响，Mg2+使色素增色.Fat十在5x10-4mol/L时，使色素变性，但其浓度小于5x1了mo11L时，对色素没有明显影响。Pb2+络合色素，使之沉淀，加入0.25%盐酸乙醇，色素再溶解。(4)色素粗品急性毒性试验LDso>15000mg/kg,属基本无毒物质。关键词:蓝色素:动力学:发酵众望严菌华东理工大学博士学位论文第III页Researchonfermentati

8、onofStreptomycescoelicolorproducingbluepigmentandthepropertiesofbluepigmentABSTRACTThebluepigmentcanbebiologicallysynthesizedinagreatquantitybyStreptomy