紫外線誘變?cè)谇嗝顾谿生產(chǎn)菌種中的應(yīng)用

賈永飛

摘 要：目的 探究紫外線誘變?cè)谇嗝顾谿生產(chǎn)菌種中的具體應(yīng)用。方法 以產(chǎn)黃青霉菌618為菌株，通過(guò)采用細(xì)胞脫壁后再進(jìn)行紫外線誘變處理的方法，選育出高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)菌種。結(jié)果 25 min與40 min時(shí)間段里紫外線對(duì)原生質(zhì)的致死率分別為72%與83%，發(fā)酵效價(jià)與相對(duì)產(chǎn)量分別為109.4%與107.1%，此外，不僅對(duì)氧需求無(wú)顯著要求外，還具有較良好的穩(wěn)定性。結(jié)論 將紫外線誘變技術(shù)有效應(yīng)用于青霉素G生產(chǎn)菌種中，可為青霉素的生產(chǎn)與可持續(xù)發(fā)展奠定扎實(shí)的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：紫外線誘變 青霉素G 菌種

中圖分類號(hào)：TQ465.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）07（a）-0105-01

菌種的制備是青霉素G發(fā)酵與生產(chǎn)過(guò)程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，而在其發(fā)酵與生產(chǎn)菌種的制備過(guò)程中，細(xì)胞壁的存在在極大程度上嚴(yán)重影響著菌種誘變與篩選過(guò)程中對(duì)外界理化因子的敏感性。目前，我國(guó)科學(xué)技術(shù)水平的不斷發(fā)展與提高，均為各行各業(yè)提供了廣闊的發(fā)展平臺(tái)，并為其提供了先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)，就菌種生產(chǎn)行業(yè)而言，紫外線誘變?cè)|(zhì)體方法的出現(xiàn)，為青霉素的生產(chǎn)與可持續(xù)發(fā)展奠定扎實(shí)的基礎(chǔ)。為有效探究紫外線誘變?cè)谇嗝顾谿生產(chǎn)菌種中的具體應(yīng)用，該文做了以下研究。

1 資料與方法

1.1 一般資料

本研究中，主要以產(chǎn)黃青霉菌618為菌株，以0.7MNaCL為穩(wěn)定劑，以纖維素酶+cellulaseR—10為使用酶。培養(yǎng)基則主要包括：（1）斜面培養(yǎng)基，即主要由0.5%酵母浸處粉、0.75%甘油與甘油蜜糖、1.0%NaCL、2.7%瓊脂、0.025%CaSO4、6.8%pH以及部分微量元素制備而成；（2）菌絲培養(yǎng)基，即主要由2.0%蔗糖、5.8%pH、6.1%玉米漿以及0.5%CaCO3制備而成；（3）再生培養(yǎng)基，即主要由2.7%瓊脂、4.0%葡萄糖、0.2%酵母膏、0.3%NaNO3以及0.05%KCL制備而成；（4）種植培養(yǎng)基，即主要以玉米漿與蔗糖作為主要碳源與氮源；（5）酵瓶培養(yǎng)基，即主要由乳糖、玉米漿為主要碳源與氮源，并加入適量無(wú)機(jī)鹽類組合而成。

1.2 方法

（1）制備原生質(zhì)體。首先，將適當(dāng)無(wú)菌水放入618菌種斜面中，刮下其孢子制成孢子懸液，將其充分打散與過(guò)濾后，取1 ml接種于40 ml的菌絲培養(yǎng)液中進(jìn)行恒溫培養(yǎng)36h；其次，經(jīng)無(wú)菌紗布有效過(guò)濾后，收集好菌絲體并以無(wú)菌水清洗2次，于5 ml穩(wěn)定劑中植入1 g菌絲體，各5 mg纖維素酶+cellulaseR—10與纖維素酶進(jìn)行60 rpm的振蕩搖床；最后，于鏡檢下觀察到存在大量原生質(zhì)體釋放后，加入5 ml穩(wěn)定劑懸浮原生質(zhì)體備用。（2）取適量原生質(zhì)體懸浮液進(jìn)行253.7 nm紫外線誘變處理，分別照射25 min與40 min。（3）將原生質(zhì)體懸浮液涂于再生培養(yǎng)基中恒溫培養(yǎng)1周并選取具有緊密結(jié)構(gòu)與規(guī)則形狀的菌落傳移至斜面培養(yǎng)，為發(fā)酵搖瓶篩選出701菌種做準(zhǔn)備。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法與分析方法

統(tǒng)計(jì)學(xué)方法為：以SPSS 22.0統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)所有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與處理。分析方法則為：選取10 ml的發(fā)酵液放置于3000 r/min離心管中進(jìn)行5 min離心，菌絲量即為沉淀量與發(fā)酵液體積間的比。

2 結(jié)果

2.1 紫外線對(duì)原生質(zhì)體的致死率

在本實(shí)驗(yàn)中，原生質(zhì)體被紫外線照射25 min與40 min后的致死率分別為72%與83%，致死率與照射時(shí)間呈正相關(guān)關(guān)系。

2.2 發(fā)酵相對(duì)效價(jià)與相對(duì)產(chǎn)量的比較

經(jīng)搖瓶篩選得出701菌種，其發(fā)酵相對(duì)效價(jià)與相對(duì)產(chǎn)量分別為109.4%與107.1%，而618菌種的發(fā)酵相對(duì)效價(jià)與相對(duì)產(chǎn)量均為100.0%。

2.3 限氧條件下的搖瓶考查與穩(wěn)定性考查

如表1所示，隨著瓶口紗布層數(shù)的逐漸增加，即供氧量的逐漸減少，618菌種與701菌種的發(fā)酵相對(duì)效價(jià)均無(wú)顯著變化；而在穩(wěn)定性考查方面，701菌株在經(jīng)過(guò)有效傳代并進(jìn)行相應(yīng)的搖瓶考查后，其F1～F3代的發(fā)酵效價(jià)與總產(chǎn)量均無(wú)顯著變化，說(shuō)明其具有良好的穩(wěn)定性。

3 結(jié)論

青霉素G是一種隸屬于β-內(nèi)酰胺類的抗生素，其通過(guò)與細(xì)菌細(xì)胞壁上的青霉素結(jié)合，可在一定程度上阻礙細(xì)菌細(xì)胞壁黏肽合成，從而起到保護(hù)細(xì)胞壁不受損害的作用，而有選擇性的抑制細(xì)胞壁合成，無(wú)劇烈毒性以及對(duì)繁殖期的細(xì)菌具有強(qiáng)作用性是其抗菌作用的主要特征。由于自然菌種已越來(lái)越無(wú)法滿足且符合工業(yè)生產(chǎn)需求，因此，隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)水平的不斷發(fā)展與提高，各項(xiàng)科學(xué)技術(shù)均逐漸被應(yīng)用于菌種生產(chǎn)中，就目前而言，紫外線誘變?yōu)槌Ｓ梅椒ǎ湔T變的機(jī)理主要為：菌種經(jīng)過(guò)紫外線的一定照射后，極易引起其細(xì)胞壁內(nèi)的DNA分子結(jié)構(gòu)出現(xiàn)不同形式的變化，但是，經(jīng)多項(xiàng)研究結(jié)果顯示，主要是引起DNA鏈中兩兩相鄰的嘧啶核苷酸形成二聚體，從而在一定程度生影響DNA的正常復(fù)制，最終導(dǎo)致菌種基因突變，達(dá)到獲取具有較為優(yōu)良性狀的菌種。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，雖然產(chǎn)黃青霉菌對(duì)紫外線的敏感性與其是否存在細(xì)胞壁存在極為密切的關(guān)系，即：存在細(xì)胞壁，則對(duì)紫外線的敏感性強(qiáng)，反之，則弱，但是，紫外線照射時(shí)間與致死率卻存在顯著的正相關(guān)關(guān)系，說(shuō)明將紫外線誘變方法有效應(yīng)用于青霉素G生產(chǎn)菌種中，可獲取良好效果?？偠灾?，雖然菌種的生產(chǎn)是一項(xiàng)長(zhǎng)期而艱巨的工作，但是，在人們高度重視之下，菌種選育方法也將更多樣與有效，因此，其在今后的生產(chǎn)過(guò)程中，將會(huì)獲取更大進(jìn)步空間，從而為社會(huì)做出更大的貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

[1] 任崇蓮.青霉素G高產(chǎn)菌種的誘變選育及發(fā)酵條件的優(yōu)化[D].濟(jì)南：山東大學(xué)，2010.

[2] 張翼飛.青霉素提煉新工藝在青霉素G生產(chǎn)過(guò)程中的應(yīng)用[J].科技視界，2012（8）：283-284.

[3] 吳旭國(guó).淺談青霉素的生產(chǎn)工藝過(guò)程[J].民營(yíng)科技，2012（2）：123-124.

[4] 侯立波.多階段的青霉素發(fā)酵過(guò)程故障診斷[J].黑龍江科技信息，2012（35）：93-94.

[5] JianlinWang，Yaoyu Xue，Tao Yu，Liqiang Zhao.Run-to-run Optimization for Fed-batch Fermentation Process with Swarm Energy Conservation Particle Swarm Optimization Algorithm[J].Chinese Journal of Chemical Engineering，2010 （5）：721-722.