【摘 要】
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糖尿病已成为我国重大多发性疾病,患者已达9240万人,其中Ⅱ型糖尿病发病率占93.7％.阿卡波糖是一种高效的糖苷酶抑制剂,已成为Ⅱ型糖尿病的重要治疗药物.阿卡波糖的工业化生产采用游动放线菌Actinoplanes sp SE50及其突变株进行.针对生产过程中存在的发酵水平较低和产物分离纯化难度大等现象,本研究对阿卡波糖产生菌Actinoplanes utahensis ZJB-08196进行了菌种
【出 处】
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2012年全国博士生学术论坛——发酵工程
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糖尿病已成为我国重大多发性疾病,患者已达9240万人,其中Ⅱ型糖尿病发病率占93.7％.阿卡波糖是一种高效的糖苷酶抑制剂,已成为Ⅱ型糖尿病的重要治疗药物.阿卡波糖的工业化生产采用游动放线菌Actinoplanes sp SE50及其突变株进行.针对生产过程中存在的发酵水平较低和产物分离纯化难度大等现象,本研究对阿卡波糖产生菌Actinoplanes utahensis ZJB-08196进行了菌种改良,利用低能离子束注入对微生物细胞的刻蚀损伤及损伤修复规律,复合低能氮离子束注入诱变与化学诱变技术,降低微生物细胞对离子束的抗性,提高了突变概率,并根据阿卡波糖生物学特性,建立了基于显色反应的2-氯-4-硝基苯-α-半乳糖-麦芽糖苷/α-淀粉酶/淀粉高通量筛选模型,并利用该模型对所得突变株进行高通量筛选,获得了565株阿卡波糖高产突变株,其摇瓶发酵水平显著提高.进一步考察了所得高产突变株的发酵工艺并采用多因素试验设计对目标菌株发酵过程进行了优化,揭示了游动放线菌合成代谢途径和小分子物质(麦芽糖、谷氨酸、腺苷蛋氨酸和γ-丁内酯等)介导的生物合成促进机制、环境因子(渗透压等)诱导的阿卡波糖合成促进机制,在此基础上对其代谢途径进行控制,建立了连续变速补料发酵新技术,实现阿卡波糖的高强度生物合成采用连续变速补料工艺,提高了发酵水平,并实施工程放大,在60m3发酵罐上阿卡波糖发酵水平达到8139 mg/L,主要杂质组分A含量降到了0.8％以下,单位产品碳源和动力消耗分别下降81.4％和65.4％.对阿卡波糖分离纯化工艺进行了优化,基于糖苷转移酶表现出温度依赖性,降低温度显著降低糖苷酶活性、有效阻断阿卡波糖转化成杂质A过程,实现放罐后主要杂质组分控制,利用阿卡波糖与杂质组分两性电解质的本质,基于两者化学结构与物性差异,筛选高分辨率阳离子交换树脂、大孔吸附介质,在系统考察吸附、解附条件和穿透的基础上,创建了低温预处理-层析阿卡波糖分离纯化技术,产物总收率达到55％以上,组分A的含量降到了0.6％以下,并成功地实现了工程放大；产品通过欧盟COS认证,质量达到了欧洲药典的规定.
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