埃博霉素B分離發(fā)酵耦聯集成制備技術研究.pdf

1、埃博霉素（Epothilones）是微生物粘細菌產生的一類次級代謝產物，其殺死腫瘤細胞機制與著名的抗癌藥物紫杉醇相似，能夠在癌癥晚期抑制紡錘體的形成，從而抑制有絲分裂，阻止癌細胞增殖，具有廣譜的抗癌療效。埃博霉素由微生物產生，可以通過大規(guī)模的工業(yè)發(fā)酵進行制備，其有望成為繼紫杉醇之后更具經濟價值的抗腫瘤藥物，具有廣闊的市場前景。但其生產菌株纖維堆囊菌培養(yǎng)困難，遺傳操作難度大、發(fā)酵體系復雜且不易控制，迄今關于埃博霉素發(fā)酵生產工藝的研究報道較

2、少。本論文在5L發(fā)酵罐規(guī)模研究了埃博霉素 B發(fā)酵生產工藝及其動力學，將為實現埃博霉素的工業(yè)生產奠定良好基礎。
　　本研究包含兩個方面：一是以課題組前期在搖瓶試驗水平上的發(fā)酵工藝優(yōu)化為基礎，開展了纖維堆囊菌SoF5-76在5L發(fā)酵罐水平上發(fā)酵參數的優(yōu)化研究，建立了最優(yōu)發(fā)酵條件下的分批發(fā)酵動力學模型；二是設計了以大孔吸附樹脂 XAD-16為吸附劑的耦聯發(fā)酵設備，研究了埃博霉素 B的分離發(fā)酵耦聯集成工藝并進行了工藝的優(yōu)化，建立了連續(xù)發(fā)酵

3、動力學模型，為埃博霉素B進一步發(fā)酵放大工藝的建立提供了基礎數據。
　　本論文主要研究結果如下：
　?。?）確定了纖維堆囊菌SoF5-76在5L發(fā)酵罐上的分批發(fā)酵條件：接種量9％、攪拌轉速180r/min、空氣流量3.5L/min，發(fā)酵初始添加Antifoam B聚醚類消泡劑。在該發(fā)酵優(yōu)化條件下埃博霉素B的產量達24.0mg/L。
　　（2）以Logistic、Luedeking-Piret方程為基礎，利用MATLAB軟

4、件進行非線性擬合，建立了埃博霉素 B發(fā)酵過程中菌體生長模型、產物生成模型和底物糖消耗模型。各模型擬合的相關系數R2分別為0.997、0.987、0990，均接近1，并通過實驗進一步進行模型驗證，菌體生長模型、產物生成模型、底物消耗模型的相對誤差分別為2.47%、4.32%、4.56%。
　?。?）確定了非極性大孔樹脂XAD-16對埃博霉素B具有很高的吸附性能，樹脂的回收利用次數為3次。在層析柱試驗中，確定了最佳上樣濃度與流速，分別

5、為2.0mg/mL、1.0mL/min。當上樣液得體積達到480mL時，流出液已開始泄漏埃博霉素B。洗脫劑選用甲醇，甲醇的體積分數為75%，流速控制為1.0mL/min。在此條件下，埃博霉素B的回收率達90%。
　?。?）設計連續(xù)分離發(fā)酵耦聯集成裝置，當發(fā)酵開始產埃博霉素B時，開啟蠕動泵啟動第一層析柱，對埃博霉素B進行吸附分離，除去埃博霉素B的發(fā)酵液再返回到發(fā)酵罐中，當第一層析柱達到飽和時，關閉閥門，啟動第二層柱，繼續(xù)進行分離，當

6、第二層析柱達到飽和時，再開啟第一層析柱。兩根層析柱交替進行埃博霉素B的分離，使得發(fā)酵能夠持續(xù)進行。
　　（5）研究了分離發(fā)酵耦合工藝，確定了耦合時間和耦合流速分別為60h、50mL/min，纖維堆囊菌在密閉缺氧條件下的致死時間為2h。在單個層析柱分離的試驗中，通過三次的間歇分離，使得埃博霉素 B的發(fā)酵產量達26.6mg/L；采用兩個層析柱進行交替分離時，產量提高到6.00mg/L.d。
　?。?）建立了發(fā)酵分離耦合動力學模型