芽孢桿菌_Bacillussp__脂肽抗生素發(fā)酵工藝及分離純化

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1、中國生物工程雜志ChinaBiotechnology，2011，31(11):114-122芽孢桿菌(Bacillussp．)脂肽抗生素發(fā)酵工藝*及分離純化＊＊翟亞楠郭昊魏浩章棟梁姚樹林郝慧別小妹(南京農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與技術(shù)學(xué)院南京210095)摘要微生物脂肽具有抗菌譜廣、熱穩(wěn)定性高、低毒、低抗藥性等優(yōu)點，近年來受到國內(nèi)外廣泛關(guān)注。綜述了芽孢桿菌脂肽抗生素的發(fā)酵和分離純化工藝的最新研究進展。在發(fā)酵工藝中，培養(yǎng)基營養(yǎng)組成、發(fā)酵溫度、攪拌轉(zhuǎn)速和通氣量等參數(shù)對脂肽的產(chǎn)量至關(guān)重要，碳源、氮源和金屬離子的組成與配比都會影響芽孢桿菌的生長

2、與產(chǎn)物的合成，適當控制攪拌轉(zhuǎn)速和通氣量可提高脂肽產(chǎn)量。此外，近年來一些新型發(fā)酵工藝，如泡沫回流、固定化細胞、無泡發(fā)酵、固態(tài)發(fā)酵等被用于脂肽生產(chǎn)，通過改進發(fā)酵方式，在降低成本的同時提高了脂肽抗生素產(chǎn)量?？咕姆蛛x純化的主要方法包括超濾、吸附、泡沫分離及色譜法等，這些方法相對于傳統(tǒng)的酸沉和萃取，具有可連續(xù)生產(chǎn)、脂肽提取量高及成本低等優(yōu)點。同時，多種純化方法的組合應(yīng)用大幅度提高了抗菌脂肽的提取效果，有效降低了成本，是脂肽抗生素分離提取的發(fā)展方向。關(guān)鍵詞芽孢桿菌脂肽抗生素發(fā)酵分離純化中圖分類號Q815抗生素是由微生物(包括細菌、真菌

3、、放線菌屬)或防腐劑具有天然、高效及低毒的優(yōu)勢，在食品、化妝品、農(nóng)［6］高等動植物在生命活動過程中產(chǎn)生的具有抗病原體或業(yè)等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，如圖2，圖3所示。其他活性的一類次級代謝產(chǎn)物，能干擾其他生活細胞的發(fā)育功能?？股氐膹V泛、大量使用造成的弊端日漸顯現(xiàn)，而脂肽抗生素因其顯著的殺菌活性和低抗藥性成為人們研究的焦點。［4］脂肽抗生素也可被稱為抗菌脂肽，是一種由脂肪酸圖1Surfactin結(jié)構(gòu)示意圖鏈和肽鏈組成的兩性分子，其一端由多個氨基酸組成的Fig.1Structureofsurfactin肽鏈形成親水基，另一端由脂肪

4、烴鏈形成親油基。常見［1］的脂肽抗生素主要有表面活性素(surfactin)，芬薺素［2-3］［1］(fengycin)和伊枯草菌素(iturin)等以同系物形式存在，通常耐熱、耐酸、對蛋白酶穩(wěn)定。一些脂肽抗生素［4］典型的結(jié)構(gòu)如圖1所示。脂肽抗生素通常是革蘭氏陽［7］圖2Iturin結(jié)構(gòu)示意圖［5］性芽孢桿菌的次級代謝產(chǎn)物，表1總結(jié)了各類脂肽抗Fig.2Structureofiturin生素的產(chǎn)生菌株。其特殊的化學(xué)結(jié)構(gòu)賦予其表面活性，［1-3］［2］以及抗病原真菌和細菌等作用。脂肽抗生素作為收稿日期:2011-05-20修回

5、日期:2011-07-07*國家自然科學(xué)基金(30671460，30871753)，“十二五”國家科技支［7］撐計劃(2011BAD23B05)、江蘇省高等學(xué)校大學(xué)生實踐創(chuàng)新訓(xùn)練計圖3FengycinA結(jié)構(gòu)示意圖劃(JSS1016)資助項目Fig.3StructureoffengycinA＊＊通訊作者，電子信箱:bxm43@njau．edu．cn2011，31(11)翟亞楠等:芽孢桿菌(Bacillussp．)脂肽抗生素發(fā)酵工藝及分離純化115自B．subtilis首次被發(fā)現(xiàn)能夠產(chǎn)生抗菌脂肽工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)的瓶頸問題。發(fā)酵液中含量

6、低、結(jié)構(gòu)特surfactin以來，有關(guān)脂肽抗生素的研究逐漸發(fā)展起來。殊也使得脂肽類抗生素的分離純化較其他生物活性物但目前脂肽類抗生素產(chǎn)生菌產(chǎn)抗生素的能力普遍較質(zhì)困難。經(jīng)過各國科研工作者的不斷努力，目前已經(jīng)低，產(chǎn)生脂肽的種類較多，而且由于脂肽類抗生素是一研究出提高脂肽抗生素產(chǎn)量和提高其純度的相關(guān)手類表面活性劑，在發(fā)酵過程中由于氣體的通入和攪拌段。以下就芽孢桿菌發(fā)酵產(chǎn)生脂肽抗生素的發(fā)酵工藝極易產(chǎn)生泡沫導(dǎo)致發(fā)酵液的流失，這些是制約其實現(xiàn)優(yōu)化和分離純化方法兩方面問題加以概述。［5-9］表1脂肽抗生素產(chǎn)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