埃博霉素B分離發(fā)酵耦聯(lián)集成制備技術(shù)研究.pdf

1、埃博霉素（Epothilones）是微生物粘細(xì)菌產(chǎn)生的一類次級(jí)代謝產(chǎn)物，其殺死腫瘤細(xì)胞機(jī)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(xì)胞增殖，具有廣譜的抗癌療效。埃博霉素由微生物產(chǎn)生，可以通過(guò)大規(guī)模的工業(yè)發(fā)酵進(jìn)行制備，其有望成為繼紫杉醇之后更具經(jīng)濟(jì)價(jià)值的抗腫瘤藥物，具有廣闊的市場(chǎng)前景。但其生產(chǎn)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(fù)雜且不易控制，迄今關(guān)于埃博霉素發(fā)酵生產(chǎn)工藝的研究報(bào)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(chǎn)工藝及其動(dòng)力學(xué)，將為實(shí)現(xiàn)埃博霉素的工業(yè)生產(chǎn)奠定良好基礎(chǔ)。
　　本研究包含兩個(gè)方面：一是以課題組前期在搖瓶試驗(yàn)水平上的發(fā)酵工藝優(yōu)化為基礎(chǔ)，開展了纖維堆囊菌SoF5-76在5L發(fā)酵罐水平上發(fā)酵參數(shù)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(dòng)力學(xué)模型；二是設(shè)計(jì)了以大孔吸附樹脂 XAD-16為吸附劑的耦聯(lián)發(fā)酵設(shè)備，研究了埃博霉素 B的分離發(fā)酵耦聯(lián)集成工藝并進(jìn)行了工藝的優(yōu)化，建立了連續(xù)發(fā)酵

3、動(dòng)力學(xué)模型，為埃博霉素B進(jìn)一步發(fā)酵放大工藝的建立提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
　　本論文主要研究結(jié)果如下：
　　（1）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(zhuǎn)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(chǎn)量達(dá)24.0mg/L。
　?。?）以Logistic、Luedeking-Piret方程為基礎(chǔ)，利用MATLAB軟

4、件進(jìn)行非線性擬合，建立了埃博霉素 B發(fā)酵過(guò)程中菌體生長(zhǎng)模型、產(chǎn)物生成模型和底物糖消耗模型。各模型擬合的相關(guān)系數(shù)R2分別為0.997、0.987、0990，均接近1，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步進(jìn)行模型驗(yàn)證，菌體生長(zhǎng)模型、產(chǎn)物生成模型、底物消耗模型的相對(duì)誤差分別為2.47%、4.32%、4.56%。
　?。?）確定了非極性大孔樹脂XAD-16對(duì)埃博霉素B具有很高的吸附性能，樹脂的回收利用次數(shù)為3次。在層析柱試驗(yàn)中，確定了最佳上樣濃度與流速，分別

5、為2.0mg/mL、1.0mL/min。當(dāng)上樣液得體積達(dá)到480mL時(shí)，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?jǐn)?shù)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(dá)90%。
　?。?）設(shè)計(jì)連續(xù)分離發(fā)酵耦聯(lián)集成裝置，當(dāng)發(fā)酵開始產(chǎn)埃博霉素B時(shí)，開啟蠕動(dòng)泵啟動(dòng)第一層析柱，對(duì)埃博霉素B進(jìn)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(dāng)?shù)谝粚游鲋_(dá)到飽和時(shí)，關(guān)閉閥門，啟動(dòng)第二層柱，繼續(xù)進(jìn)行分離，當(dāng)

6、第二層析柱達(dá)到飽和時(shí)，再開啟第一層析柱。兩根層析柱交替進(jìn)行埃博霉素B的分離，使得發(fā)酵能夠持續(xù)進(jìn)行。
　?。?）研究了分離發(fā)酵耦合工藝，確定了耦合時(shí)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(shí)間為2h。在單個(gè)層析柱分離的試驗(yàn)中，通過(guò)三次的間歇分離，使得埃博霉素 B的發(fā)酵產(chǎn)量達(dá)26.6mg/L；采用兩個(gè)層析柱進(jìn)行交替分離時(shí)，產(chǎn)量提高到6.00mg/L.d。
　?。?）建立了發(fā)酵分離耦合動(dòng)力學(xué)模型