鋅元素對(duì)微生物合成卡那霉素A水平的影響

賴濱霞 福建省古田福興醫(yī)藥有限公司 福建古田 352251

生物合成卡那霉素已有較長(zhǎng)的歷史。20世紀(jì)中后期 Kazt［1］、Umezawa 等［2］研究發(fā)現(xiàn)鐵離子與鋅離子有提高卡那霉素合成量的作用。20世紀(jì)70年代國(guó)內(nèi)顧潄鋒［3］、趙靜巖［4］等研究認(rèn)為金屬離子對(duì)生物合成卡那霉素有影響。

雖然國(guó)內(nèi)外有研究過金屬離子對(duì)卡那霉素生物合成的影響，但是近三十年來未見有相關(guān)的研究報(bào)道。隨著科技的發(fā)展，發(fā)酵工藝的改進(jìn)，原有的發(fā)酵參數(shù)應(yīng)有所變化，因此，有必要對(duì)卡那霉素生物合成的發(fā)酵參數(shù)進(jìn)行研究，以期獲得理想的卡那霉素生物效價(jià)。筆者就其中參數(shù)之一的鋅離子進(jìn)行研究，為生物合卡那霉素提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 菌種 Streptomyces kanamyceticus KA02，來自上海三廠，本廠保存。

1.1.2 搖瓶發(fā)酵培養(yǎng)基 黃豆粉5.0%，飴糖5.8%，淀粉3.5%，硝酸鈉0.5%，硫酸鎂0.04%，硫酸鋅X%（X為實(shí)驗(yàn)變量）。試驗(yàn)培養(yǎng)基是在對(duì)照發(fā)酵培養(yǎng)基的基礎(chǔ)上對(duì)硫酸鋅加量進(jìn)行調(diào)整。

1.2 方法

1.2.1 搖瓶培養(yǎng)條件 溫度：28℃，轉(zhuǎn)速：220 r/min，裝量：100 mL/500 mL，接種量：1% ，周期：120 h。

1.2.250 L發(fā)酵罐培養(yǎng)條件 溫度：28℃，轉(zhuǎn)速：140 r/min，體積：30 L，接種量：1%，周期：116 h。

1.2.3 高效液相色譜分析（島津）分析儀C18柱后衍生法測(cè)定卡那霉素A組分含量。

1.3 數(shù)據(jù)處理 采用單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)，所有數(shù)據(jù)用SPSS10.0生統(tǒng)軟件進(jìn)行單因素方差分析和多重比較。

2 結(jié)果與討論

2.1 搖瓶培養(yǎng)條件不同硫酸鋅添加量對(duì)卡那霉素生物合成效價(jià)的影響 經(jīng)過120 h搖床培養(yǎng)、測(cè)定，結(jié)果見表1。不同硫酸鋅添加量對(duì)卡那霉素生物合成效價(jià)的影響很大?？敲顾厣锖铣尚r(jià)最高是第5組，硫酸鋅添加量為0.04%，即生產(chǎn)菌產(chǎn)物合成能力最強(qiáng)。從第1組到第5組隨硫酸鋅添加量的增加卡那霉素生物合成效價(jià)也隨之升高，但硫酸鋅加量為0.06%時(shí)卡那霉素生物合成效價(jià)也隨之下降，超過0.06%時(shí)，生產(chǎn)菌的產(chǎn)物合成能力受到抑制，當(dāng)硫酸鋅加量達(dá)到一定濃度（如0.20%）時(shí)，產(chǎn)物合成能力完全受抑制。第4組、第5組、第6組之間生物合成卡那霉素效價(jià)差異不顯著（P＞0.05），但它們與第 2、第 3、第 7、第 8 組間差異顯著（P＜0.05）；與第1、第 10、第 11、第 12 組間差異極顯著（P＜0.01）。

表1 搖瓶培養(yǎng)條件不同硫酸鋅添加量對(duì)卡那霉素生物合成效價(jià)的影響（n=10）

2.250 L發(fā)酵罐培養(yǎng)條件不同硫酸鋅添加量對(duì)卡那霉素生物合成效價(jià)的影響 在搖瓶培養(yǎng)的基礎(chǔ)上有針對(duì)性地選擇硫酸鋅的八個(gè)梯度，在同一培養(yǎng)條件下進(jìn)行50 L發(fā)酵罐培養(yǎng)。結(jié)果見表2，可以看出其與表1的結(jié)果極為相似，即卡那霉素生物合成效價(jià)的變化規(guī)律相同，最高是第4組，硫酸鋅加量為0.04%，即生產(chǎn)菌產(chǎn)物合成能力最強(qiáng)。其兩側(cè)的隨硫酸鋅減少或增加，卡那霉素生物合成效價(jià)逐漸下降。

表2 50 L發(fā)酵罐培養(yǎng)條件不同硫酸鋅添加量對(duì)卡那霉素生物合成效價(jià)的影響（n=6）

3 討論

近期研究表明，微生物發(fā)酵培養(yǎng)基中適量的Zn2+可使菌體的3-磷酸甘油醛脫氫酶、蘋果酸脫氫酶等鋅酶具有較高的活性［5-6］。鋅是卡那霉素產(chǎn)生菌生長(zhǎng)發(fā)育和生物合成卡那霉素所必需的元素，在發(fā)酵過程合成卡那霉素中起著關(guān)鍵作用［4］。鋅含量不足或過高都能影響其關(guān)鍵酶的活性，導(dǎo)致卡那霉素生物合成量降低。在本試驗(yàn)發(fā)酵培養(yǎng)條件下，搖瓶發(fā)酵試驗(yàn)和50 L發(fā)酵罐試驗(yàn)得出硫酸鋅的最適加量為0.04%。不添加硫酸鋅（雖然原材料中含有微量鋅）時(shí)，生物合成卡那霉素能力低下；加量過大（如0.2%）時(shí)，則生物合成卡那霉素的能力完全被抑制。國(guó)內(nèi)顧潄鋒［3］、趙靜巖［4］等研究金屬離子對(duì)生物合成卡那霉素的影響，認(rèn)為培養(yǎng)基中硫酸鋅含量0.02%為最佳值。與本試驗(yàn)結(jié)果不同，可能是發(fā)酵工藝不同造成的，有待進(jìn)一步研究探討。

［1］ KATZ E，PIENTA P，SIVAK A.The role of nutrition in the synthesis of actinomycin ［J］.Appl Microbiol，1958（6）：236-241.

［2］ Umezawa H，Ueda M，Maeda K，et al.Production and isolation of a new antibiotic：kanamycin ［J］.J Antibiotic，1957，10（5）：181-188.

［3］ 顧潄鋒，吳家琳，趙靜巖.卡那霉素發(fā)酵研究［J］.抗生素，1980，5（4）：7-8.

［4］ 趙靜巖，鐘秀寶.微量元素鋅、鐵對(duì)卡那霉素鏈霉菌生物合成卡那霉素的作用［J］.抗生素，1980，5（4）：4-6.

［5］ 湯海云，郭元昕，李嘯，等.金屬離子對(duì)林可霉素生物合成的影響［J］. 中國(guó)抗生素雜志，2007，32（12）：723-726，761.

［6］ 李嘯，陳長(zhǎng)華，李友元.金屬離子對(duì)紅霉素生物合成的影響［J］.中國(guó)抗生素雜志，2006，31（6）：366-371.