Medium optimization of α-glucosidase inhibitors production by response surface analysis

[目的]采用响应面法对戈壁三素链霉菌PW409发酵合成α-糖苷酶抑制剂的培养基进行优化.[方法]采用Plackett-Burman法筛选影响α-糖苷酶抑制剂产生的关键因素,用最陡爬坡试验逼近关键因素的最大响应区域,采用Box-Behnken设计以及响应面分析法,得到各因素的最佳浓度,通过液相色谱-串联质谱法(LC-MS/MS)对发酵液中α-糖苷酶抑制剂进行定量分析.[结果]发酵培养基中可溶性淀粉、KNO3和K2HPO4的浓度对α-糖苷酶抑制剂的产量影响较大.优化后的培养基组成为:可溶性淀粉9.01 g/L,KNO311.0 g/L,K2HPO4 0.32 g/L,MgSO4·7H2O 0.50 g/L,FeSO4·7H2O 0.01 g/L,pH 7.5.[结论]在此优化条件下,链霉菌PW409发酵液对麦芽糖苷酶的半数抑制浓度IC50为22 mg/L,抑制活性较优化前提高了近10倍.发酵液中的1-脱氧野尻霉素含量可达7.84 mg/L,较优化前提高了668倍,米格列醇的含量可达0.94 mg/L,较优化前提高了10倍.     

应用柱前衍生化高效液相色谱法开辟了一种简单、快速的DNJ产生菌的筛选途径

【目的】应用柱前衍生化高效液相色谱法筛选产1-脱氧野尻霉素(DNJ)菌株,并对其进行系统鉴定。【方法】利用芴甲氧酰氯(FMOC-Cl)柱前衍生化高效液相色谱法筛选DNJ产生菌;通过形态特征、培养特征、生理生化特征以及16S rRNA序列相似性分析等多项分类方法对DNJ产生菌进行鉴定;在10 L发酵罐水平进行发酵研究,利用FMOC-Cl柱前衍生化高效液相色谱法测定DNJ含量。【结果】从80株具有α-糖苷酶抑制剂活性的土壤放线菌中筛选得到一株DNJ产生菌,菌株编号为PW409,初步确定为戈壁三素链霉菌(Streptomyces gobitrici);发酵研究表明,DNJ为链霉菌PW409的次级代谢产物,发酵液中DNJ浓度为12.1 mg/L。【结论】首次将FMOC-Cl柱前衍生化高效液相色谱法应用于DNJ产生菌的筛选,并首次报道从戈壁三素链霉菌发酵液中鉴定到DNJ。     

一株新的α-糖苷酶抑制剂生产菌株PW0852的初步研究

从土壤中分离并筛选得到了一株α-糖苷酶抑制剂生产菌PW0852。根据形态特征、培养特征、生理生化特征及16S rRNA序列相似性分析等多相分类方法, 初步判定菌株PW0852为淡紫灰链霉菌(Streptomyces lavendulae)。该菌经10 L发酵罐水平发酵, 发酵液中可积累一定量的α-糖苷酶抑制剂。采用膜过滤技术、离子交换树脂吸附及冷冻干燥等方法, 从PW0852发酵液中分离获得混合型α-糖苷酶抑制剂GIB852。GIB852对人类胰腺α-淀粉酶和α-麦芽糖酶都有明显的抑制作用, 其对麦芽糖酶的抑制性比同剂量的市售双糖酶抑制剂米格列醇强28.7倍, 而对α-淀粉酶的抑制性较弱。通过小鼠糖耐量实验, 发现α-糖苷酶抑制剂GIB852对哺乳动物餐后高血糖的形成有明显改善作用, 具有开发为糖尿病药物的潜力。     

丝状真菌Glarea lozoyensis SIIA-F1108产纽莫康定B0发酵条件的研究

【目的】采用响应面法优化丝状真菌Glarea lozoyensis SIIA-F1108发酵生产纽莫康定B_0培养基,提高发酵产量;通过氮源优化,降低发酵液菌体浓度,改善发酵过程的溶氧水平。【方法】采用Plackett-Burman设计和响应面法进行培养基优化,筛选出对纽莫康定B_0产量具有显著影响的因素;通过最陡爬坡实验及Box-Behnken设计,并利用Design-Expert软件对实验数据进行回归分析,得到优化的发酵培养基配方;通过对优化培养基中氮源组分进行全因子实验,最终得到高产量和低菌体浓度发酵培养基。【结果】实验数据表明:甘露醇、脯氨酸和葡萄糖对纽莫康定B_0产量影响最大;最佳浓度分别为甘露醇167.3 g/L、脯氨酸26.1 g/L、葡萄糖28.5 g/L。采用优化后的培养基进行摇瓶发酵,纽莫康定B_0产量达到了1 840 mg/L,较优化前提高了42%,与预测结果一致。用硫酸铵部分替换棉籽饼粉后,发酵液菌体浓度降低,在100 L发酵罐上对优化后的结果做了进一步的验证,纽莫康定B_0产量达到1 980 mg/L。【结论】模型预测值与实验值有较高吻合度,具备较高可信度和显著性,发酵产量提高了42%,响应面实验设计和分析方法能够有效地用于丝状真菌Glarea lozoyensis SIIA-F1108产纽莫康定B_0发酵培养基进行优化。通过调整培养基中的氮源组成,降低了发酵液菌体浓度,改善了发酵过程的溶氧水平。     

解淀粉芽胞杆菌PC2产抑菌物质培养基及发酵条件优化

【目的】优化解淀粉芽胞杆菌PC2产抑菌活性物质发酵培养基及发酵条件。【方法】以马铃薯葡萄糖液体培养基为基础,依据发酵液对金黄色葡萄球菌抑菌圈的单因素试验结果,采用Box-Behnken响应面法优化发酵培养基,二次通用旋转组合设计,频率分析法优化发酵条件。【结果】影响发酵液抑菌活性的培养基主要组分为马铃薯、蔗糖和L-谷氨酸钠,最优发酵培养基配方为:马铃薯188.0 g/L,蔗糖22.0 g/L,L-谷氨酸钠1.80 g/L,培养基成本为0.81元/L;最佳发酵条件为:接种量6%、发酵温度30°C、装液量40 mL/250 mL、摇床转速185 r/min、发酵时间24 h、初始pH 7.0。优化后发酵液对金黄色葡萄球菌抑菌圈直径为30.82 mm,较优化前的18.22 mm增加了12.60 mm。【结论】优化后的培养基和发酵条件提高了解淀粉芽胞杆菌PC2发酵液的抑菌活性,为该菌株的工业化生产应用提供了依据。     

好氧反硝化细菌N22’种子培养基的优化

目的:优化好氧反硝化细菌N22’的种子培养基,提高对数期末期细菌浓度。方法:采用Plackett-Burman设计对影响N22’细菌浓度的因素进行评估并筛选出具有显著效应的因素KNO3(X3)、KH2PO4(X4)和K2HPO4(X5),经过最陡爬坡实验接近3个因素的最大响应区域后,应用Box-Behnken设计和响应面分析法确定3个因素的最优水平。结果:优化后的种子培养基:柠檬酸钠6g,KNO32.72g,KH2PO41.35g,K2HPO41.12g,MgSO4·7H2O 0.25g,CaCl20.025g/L,FeSO4·7H2O 0.025g,EDTA0.125g/L;蒸馏水1 000mL,初始pH值7.0。优化后发酵液对数期末期细菌浓度达到1.684 0×1012cfu/mL,比优化前1.632 7×1011cfu/mL提高了9.31倍。结论:Plackett-Burman设计结合响应面分析方法优化了菌株N22’的种子培养基。     

阿维菌素生产菌的常压室温等离子体诱变育种及培养基优化

【目的】通过诱变筛选技术选育阿维菌素高产突变株,对其发酵培养基进行响应面优化,提高阿维菌素产量。【方法】采用常压室温等离子体(ARTP)诱变技术,结合链霉抗性和卡那霉素抗性筛选法及96深孔板高通量筛选法,筛选阿维菌素高产株。在单因素实验的基础上,应用响应面分析法对其发酵培养基进行优化,最后确定最佳培养基配方。【结果】获得一株遗传性状稳定的阿维菌素高产株K-1A6,其阿维菌素产量达到4.22 g/L,比出发菌株9-39提高了23.4%,在最佳培养基中阿维菌素产量达到5.36 g/L,较优化前提高了27.01%。【结论】通过对阿维链霉菌9-39菌株进行ARTP诱变筛选及发酵培养基优化研究能显著提高阿维菌素的产量。     

应用响应面法优化发酵培养基提高达托霉素产量

【背景】达托霉素来自玫瑰孢链霉菌NRRL 11379的发酵产物,是重要的临床用抗生素。其原始产生菌发酵周期长,影响达托霉素的生产效率。本实验室前期在天蓝色链霉菌中重构了达托霉素的生物合成途径,有效地缩短了发酵周期,但重组菌株K10中达托霉素发酵产量很低,制约了后续的研究和开发。【目的】利用响应面法优化产达托霉素的重组菌天蓝色链霉菌K10的发酵培养基组分,获得达托霉素高产的发酵培养基配方。【方法】采用单因素实验、Plackett-Burman试验、最陡爬坡试验和响应面法设计优化达托霉素发酵培养基,使用Design Expert 8.0对实验数据进行分析。【结果】培养基各成分中影响达托霉素产量的3个主要因素是糊精、酵母提取物和酪蛋白,其最佳浓度分别为25.11、2.20和2.00 g/L。在此条件下,达托霉素产量达到15.30 mg/L,较原始培养基产量提高了2.17倍。【结论】实验获得了达托霉素产量明显提高的天蓝色链霉菌K10发酵培养基配方,为达托霉素的后续研究提供可靠支撑。     

毛栓菌产漆酶条件优化及该酶对合成染料脱色的特性

【目的】提高菌株Trametes hirsuta SYBC-L19漆酶产量,并研究该酶对合成染料脱色的性质。【方法】通过单因素和响应面设计,对产漆酶培养基进行优化。【结果】最优培养基为:玉米粉20.0 g/L、马铃薯淀粉32.4 g/L、酒石酸铵2.9 g/L、吐温80 0.5 g/L、CuSO4.5H2O 2.0 mmol/L、香兰素0.54 mmol/L、NaH2PO4.2H2O 2.0 g/L、MgSO4.7H2O0.5 g/L、MnSO4.H2O 0.1 g/L;最佳培养条件为:培养温度30°C,初始pH 6.0,装液量40 mL/250 mL,接种量8%。【结论】培养8 d酶活达35 U/mL,是优化前的39倍。对漆酶催化合成染料脱色进行了考察,发现该酶在60°C下对偶氮类染料AR1和RB5能迅速脱色,5 min内即可完成。     

重组谷氨酸棒杆菌发酵L-苯丙氨酸培养基的优化

【目的】提高重组谷氨酸棒杆菌发酵L-苯丙氨酸(L-phenylalanine,L-Phe)的产量。【方法】使用正交试验设计以及响应面优化法分别对种子培养基及发酵培养基进行优化,确定了重组谷氨酸棒杆菌发酵L-Phe的最佳种子培养基及最佳发酵培养基。【结果】重组谷氨酸棒杆菌发酵L-Phe最佳种子培养基(g/L):葡萄糖25.0,玉米浆25.0,硫酸铵15.0,硫酸镁1.0,磷酸二氢钾2.0,尿素2.0,p H 6.8-7.0;最佳发酵培养基(g/L):葡萄糖110.0,玉米浆7.0,硫酸铵25.0,硫酸镁1.0,磷酸二氢钾1.0,柠檬酸钠2.0,谷氨酸1.0,碳酸钙25.0,p H 6.8-7.0;在最佳培养基条件下L-Phe产量最高达到9.14 g/L,较优化前的7.46 g/L提高了22.5%。【结论】通过正交试验和响应面分析对重组谷氨酸棒杆菌发酵L-Phe培养基进行优化,明显提高了L-Phe的产量,并确定了葡萄糖、玉米浆和硫酸铵为发酵培养基中影响L-Phe产量的3个关键因子。研究结果为L-Phe的发酵放大提供了依据。     

产生物表面活性剂芽孢杆菌培养条件的优化

为了提高生物表面活性剂的表面活性,通过单因素及正交试验对已筛选的产生物表面活性剂芽孢杆菌的培养基及培养条件进行了优化,优化后的培养基成分为可溶性淀粉20 g/L,氯化铵2 g/L,KH2PO46 g/L,K2HPO42 g/L,MgSO4.7H2O 0.3 g/L,NaCl 2 g/L,CaCl20.08 g/L,EDTA 0.4 g/L。培养条件为4%接种量,种龄16 h,初始pH7,培养温度37℃,摇床转速160 r/min,发酵48 h。优化发酵条件后,发酵液表面张力由初始67.5 mN/m降低至24.8 mN/m,生物表面活性剂产量达到1.08 g/L。     

一株番茄青枯病菌拮抗细菌的筛选、发酵条件优化及田间小区防效

[背景]番茄青枯病是由青枯劳尔氏菌(Ralstonia solanacearum)引起的一种土传细菌性病害,该病原菌严重影响番茄的生产。[目的]筛选番茄青枯病的生防细菌,并将其用于病害防治。[方法]采用抑菌圈法、琼脂扩散法从湖南衡阳青枯病发病田的健康番茄根际土壤筛选对青枯劳尔氏菌具有较强拮抗能力的菌株,通过形态学观察、生理生化试验、16S rRNA基因和gyrA基因测序分析确定其分类地位;以单因素试验和正交试验对发酵条件进行优化;通过田间小区试验初探其防效。[结果]筛选的菌株TR-1被初步鉴定为贝莱斯芽孢杆菌(Bacillus velezensislezensis);菌株TR-1最佳培养基配方(g/L):可溶性淀粉20.0,大豆蛋白胨10.0,磷酸氢二钾5.0;最佳发酵条件:pH6.0-7.0,温度30-33℃,摇床转速160 r/min,发酵时长48 h,优化后TR-1无菌发酵上清液对青枯菌抑菌圈直径达2.95 cm,约为优化前的2倍;其田间小区防效为60.30%。[结论]通过对菌株TR-1发酵条件进行优化可大大提升其发酵液抑菌效果,而且菌株TR-1在田间小区试验中对番茄青枯病防效优...     

海洋来源链霉菌MY0504产纤溶酶的发酵条件优化

【目的】以发酵液纤溶酶活力为指标,优化海洋来源的链霉菌菌株MY0504的发酵条件。【方法】在菌株生长曲线及单因素试验基础上,采用Plackett-Burman设计筛选影响纤溶酶活性的主要因素,进一步用最陡爬坡试验及Box-Behnken中心组合设计法优化发酵条件。【结果】纤溶酶活性最高的发酵条件为:葡萄糖21.68 g/L,酵母粉25.31 g/L,NaCl5.0 g/L,K_2HPO_4·3H_2O3.0 g/L,MgSO_4·7H_2O 0.5 g/L,FeSO_4·7H_2O 0.02 g/L,装液量50 mL(250 mL摇瓶),接种量10%(体积比),初始pH 7.5,温度24°C,转速200 r/min,培养时间4.5 d。发酵液纤溶酶活性可达2 190.6 U/mL。【结论】确定了MY0504菌株产纤溶酶的最优发酵条件,为该酶的进一步分离纯化及性质研究奠定基础。     

Inhibitory effect of components from Streptomyces species on α-glucosidase and α-amilase of different origin

The search for the effective and safe α-glucosidase and α-amylase inhibitors from Actinomycetaceae being antidiabetic agents is actual problem. Twenty one Streptomyces spp. of soil samples collected from different places of China were screened for the ability to produce this kind of inhibitory activities. Fermentation broth of isolated strains had absorbance between 350–190 nm. The Streptomyces strains PW003, ZG636, and ZG731 were characterized by special absorption at 280, 275, and 400 nm, respectively. Ten of the collected actinomycete strains had the ability to inhibit α-glucosidase or/and α-amylase and the fermentation broth of the same strain had inhibitory activity varied greatly depending on the enzyme source. In the process to screen the leading compounds used as antidiabetic agents, human α-glucosidase and α-amylase were revealed as the best used in trail compared with the same enzymes from other sources. Active α-glucosidase inhibitor was isolated from Streptomyces strain PW638 fermentation broth and identified as acarviostatin I03 by MS and NMR spectrometry. Its IC₅₀ value was 1.25 and 12.23 μg/ml against human intestinal N-terminal maltase-glucoamylase and human pancreatic α-amylase, respectively.     

杂色云芝产漆酶的发酵条件研究*

本文对杂色云芝（Coriolus versicolor）产漆酶的发酵条件作了研究。结果表明摇瓶实验产漆酶（Laccase）的最佳培养基成分为：可溶性淀粉 2g/L, NH4Cl 24mmol/L, 微量元素混合液 7ml/L, pH3.0柠檬酸—Na2HPO4缓冲溶液 0.01mol/L, KH2PO4 1.4×10-2 mol/L, MgSO4·7H2O 2.03×10-3mol/L, CaCl2·2H2O 6.8×10-4 mol/L, VB1 2.97×10-6 mol/L, 吐温80 4.0g/L, 愈创木酚0.01mmol/L, CuSO4 ·5H2O 0.005mmol/L,最佳发酵条件为培养基初始pH3.0, 菌体生长6d,培养基装量为250ml三角瓶中25ml培养液,25℃条件下振荡培养(150r/min)9d。     

放线菌代谢物抑制脯酰氨内酞酶活性及培养条件的初步研究

以脯酰氨内酞酶为靶酶,从供试菌中筛选出一株放线菌A45发酵液乙酸乙酯提取物对该酶有较强的抑制活性,并对该活性的部分进行酶抑制动力学实验,结果表明乙酸乙酯提取物对该酶抑制率达到54.2%,且其活性和浓度呈量效关系,其IC50为60.5μg/mL,动力学表现为非竞争抑制类型,抑制常数Ki=119.1μg/mL;以对该酶的抑制率为指标,进行该菌株液体培养条件和培养时间的初步研究,结果最适培养时间为6d,最佳培养基配方（g/L）为可溶性淀粉30 g,酵母浸粉2g,MgSO.47H2O 0.4g,CaCO30.3g,K2HPO40.4g。     

浙贝母内生真菌菌株FTJZZJ09及其抑菌活性成分

根据菌株的形态学特征和ITS序列分析结果,将一株来源于浙贝母新鲜鳞茎的内生真菌菌株FTJZZJ09鉴定为产黄青霉(Penicillium chrysogenum),其在优化后的改良查氏培养基(3g/L麦芽糖,3g/L蛋白胨,0.1g/LK2HPO4,0.05g/LKCl,0.3g/LNaNO3,0.05g/LMgSO4·7H2O,0.001g/LFeSO4·7H2O,pH6.5)中28°C、160r/min振摇培养7d,获得的发酵液具有抑菌活性。利用正相硅胶、SephadexLH-20柱层析以及重结晶等方法,从发酵液乙酸乙酯提取物中分离到3个具有抑菌活性的化合物,利用质谱和核磁共振等技术将其分别鉴定为环(脯氨酸-甘氨酸)、环(脯氨酸-缬氨酸)和2-乙酰基-4(3H)喹唑酮,它们对枯草芽孢杆菌的生长均具有较为明显的抑制作用,MIC分别为0.8、0.8和0.4g/L,但对革兰氏阴性菌的生长无明显的影响。     

根瘤菌4012a菌株产细胞分裂素发酵条件的研究

用酶标免疫检测法研究了根瘤菌4012a菌株细胞分裂素发酵的适宜培养基和培养条件。结果表明,其最佳培养基为（g／L）：葡萄糖10.0,（NH4）2SO41.0,K2HPO4·3H2O0．6,MgSO4·7H2O0.1,CaCl2·2H2O0.4,FeCI3·6H2O0．04,Na2MoO4·2H2O0．1mg／L,泛酸钙100μg／L,腺漂吟200mg／L。该菌株在150r／min的旋转摇床上27℃振荡培养96h,发酵液中细胞分裂素产量可达908μg／L,生物活性（萝卜子叶扩大法）为1mg／L激动素当量。     

大黄鱼共生菌Bacillus coagulans LL1103的代谢产物研究

[目的]研究大黄鱼共生菌Bacillus coagulans LL1103的次生代谢产物及其抑菌活性。[方法]利用色谱层析技术对B.coagulans LL1103发酵液乙酸乙酯和正丁醇提取物进行分离纯化;运用波谱技术鉴定化合物的结构;采用微量肉汤稀释法对化合物进行抗菌活性测定。[结果]从大黄鱼内生菌B.coagulans LL1103发酵液中分离并鉴定9个环二肽类化合物,分别为:(1)环(4-羟基-脯氨酸-亮氨酸)、(2)环(异亮氨酸-丙氨酸)、(3)环(脯氨酸-缬氨酸)、(4)环(脯氨酸-苯丙氨酸)、(5)环(脯氨酸-亮氨酸)、(6)环(甘氨酸-丙氨酸)、(7)环(脯氨酸-甘氨酸)、(8)环(脯氨酸-丙氨酸)和(9)环(络氨酸-甘氨酸)。活性评价显示化合物3、7和9对大肠埃希菌(Escherichia coli)具有较强抑制作用,最低抑菌浓度(minimal inhibitory concentration,MIC)分别为8.0、4.0和16.0μg/mL。[结论]从大黄鱼共生菌B.coagulans LL1103的发酵液中分离得到3个对大肠埃希菌(E.coli)具有较好抑制活性的化合物。     

三种香蘑属野生食用菌菌株的培养条件优化

【背景】供试菌株分别是分离自山西省宁武县管涔山的肉色香蘑Lepista irina、斑褶香蘑L. panaeolus和山西省蒲县五鹿山的紫丁香蘑L. nuda 3种野生食用菌的子实体。【目的】获得3种野生食用菌的最佳培养条件。【方法】以菌丝生长速度为指标研究不同碳源、氮源、碳氮比、pH和培养温度等各因素对菌丝生长的影响,根据Box-Benhnken中心组合试验设计原理,采用3因素3水平的响应面法确定使菌丝体达到最快生长速度的最佳培养碳源、氮源和pH。【结果】肉色香蘑在葡萄糖20.9 g/L、土豆196.47 g/L、pH 6.0、培养温度21 °C的条件下,菌丝日均生长速度达到最大,为1.13 mm/d;斑褶香蘑在甘露醇17.4 g/L、酵母膏8.1 g/L、B族维生素0.1 g/L、K2HPO4 2.5 g/L、MgSO4 2.5 g/L、pH 7.9、培养温度25 °C的条件下,菌丝日均生长速度达到最大,为0.73 mm/d;紫丁香蘑在土豆200 g/L、可溶性淀粉20.5 g/L、KNO3 2.1 g/L、K2HPO4 2.5 g/L、MgSO4 2.5 g/L、B族维生素0.1 g/L、pH 7.0、培养温度25 °C的条件下,菌丝日均生长速度达到最大,为2.38 mm/d。【结论】获得了3种香蘑属菌株的最佳培养条件,为后续优质野生食用菌的引种驯化积累了相关数据和资源。