芽孢杆菌_Bacillussp__脂肽抗生素发酵工艺及分离纯化

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1、中国生物工程杂志ChinaBiotechnology，2011，31(11):114-122芽孢杆菌(Bacillussp．)脂肽抗生素发酵工艺*及分离纯化＊＊翟亚楠郭昊魏浩章栋梁姚树林郝慧别小妹(南京农业大学食品科学与技术学院南京210095)摘要微生物脂肽具有抗菌谱广、热稳定性高、低毒、低抗药性等优点，近年来受到国内外广泛关注。综述了芽孢杆菌脂肽抗生素的发酵和分离纯化工艺的最新研究进展。在发酵工艺中，培养基营养组成、发酵温度、搅拌转速和通气量等参数对脂肽的产量至关重要，碳源、氮源和金属离子的组成与配比都会影响芽孢杆菌的生长

2、与产物的合成，适当控制搅拌转速和通气量可提高脂肽产量。此外，近年来一些新型发酵工艺，如泡沫回流、固定化细胞、无泡发酵、固态发酵等被用于脂肽生产，通过改进发酵方式，在降低成本的同时提高了脂肽抗生素产量。抗菌脂肽分离纯化的主要方法包括超滤、吸附、泡沫分离及色谱法等，这些方法相对于传统的酸沉和萃取，具有可连续生产、脂肽提取量高及成本低等优点。同时，多种纯化方法的组合应用大幅度提高了抗菌脂肽的提取效果，有效降低了成本，是脂肽抗生素分离提取的发展方向。关键词芽孢杆菌脂肽抗生素发酵分离纯化中图分类号Q815抗生素是由微生物(包括细菌、真菌

3、、放线菌属)或防腐剂具有天然、高效及低毒的优势，在食品、化妆品、农［6］高等动植物在生命活动过程中产生的具有抗病原体或业等领域具有广阔的应用前景，如图2，图3所示。其他活性的一类次级代谢产物，能干扰其他生活细胞的发育功能。抗生素的广泛、大量使用造成的弊端日渐显现，而脂肽抗生素因其显著的杀菌活性和低抗药性成为人们研究的焦点。［4］脂肽抗生素也可被称为抗菌脂肽，是一种由脂肪酸图1Surfactin结构示意图链和肽链组成的两性分子，其一端由多个氨基酸组成的Fig.1Structureofsurfactin肽链形成亲水基，另一端由脂肪

4、烃链形成亲油基。常见［1］的脂肽抗生素主要有表面活性素(surfactin)，芬荠素［2-3］［1］(fengycin)和伊枯草菌素(iturin)等以同系物形式存在，通常耐热、耐酸、对蛋白酶稳定。一些脂肽抗生素［4］典型的结构如图1所示。脂肽抗生素通常是革兰氏阳［7］图2Iturin结构示意图［5］性芽孢杆菌的次级代谢产物，表1总结了各类脂肽抗Fig.2Structureofiturin生素的产生菌株。其特殊的化学结构赋予其表面活性，［1-3］［2］以及抗病原真菌和细菌等作用。脂肽抗生素作为收稿日期:2011-05-20修回

5、日期:2011-07-07*国家自然科学基金(30671460，30871753)，“十二五”国家科技支［7］撑计划(2011BAD23B05)、江苏省高等学校大学生实践创新训练计图3FengycinA结构示意图划(JSS1016)资助项目Fig.3StructureoffengycinA＊＊通讯作者，电子信箱:bxm43@njau．edu．cn2011，31(11)翟亚楠等:芽孢杆菌(Bacillussp．)脂肽抗生素发酵工艺及分离纯化115自B．subtilis首次被发现能够产生抗菌脂肽工业规模生产的瓶颈问题。发酵液中含量

6、低、结构特surfactin以来，有关脂肽抗生素的研究逐渐发展起来。殊也使得脂肽类抗生素的分离纯化较其他生物活性物但目前脂肽类抗生素产生菌产抗生素的能力普遍较质困难。经过各国科研工作者的不断努力，目前已经低，产生脂肽的种类较多，而且由于脂肽类抗生素是一研究出提高脂肽抗生素产量和提高其纯度的相关手类表面活性剂，在发酵过程中由于气体的通入和搅拌段。以下就芽孢杆菌发酵产生脂肽抗生素的发酵工艺极易产生泡沫导致发酵液的流失，这些是制约其实现优化和分离纯化方法两方面问题加以概述。［5-9］表1脂肽抗生素产生菌株Table1lipopept

7、ideantibioticsproducingstrainsStrainLipopeptideantibioticsStrainLipopeptideantibioticsB．subtilissurfactinB．licheniformislichenysinA，lichenysinCB．subtilisATCC21332surfactinB．licheniformisBNP29lichenysinAB．subtilisC9surfactinB．licheniformisJF－2lichenysinBB．subtilisOKB

8、105surfactinB．licheniformisBAS50surfactin，lichenysinAB．subtilisRB14iturinA，surfactinB．pumilusA1surfactinB．subtilisF－29－3fengycinB．thuringi