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纳他霉素(Natamycin)又称匹马霉素,是一种广泛应用的抗真菌抗生素,较低剂量可高效抑制酵母和霉菌,但对哺乳类动物细胞毒性极低,甚至无毒性。纳他霉素是被美国食品药品监督管理局列为GRAS (Generally Regarded As Safe)行列和食品添加剂的少数几种抗生素之一,己被美国等50多个国家认可使用,被应用于多种类食品的防腐,例如奶酪、发酵类肉制品、酸奶、饮料、酒和烘焙类食品,成为全球性范围内广泛使用的食品添加剂,具有巨大的商业价值。纳他霉素由链霉菌属的纳塔尔链霉菌{Streptomyces natalensis),恰塔努加链霉菌(Streptomyces chattanoogensis)和褐黄孢链霉菌(Streptomyces gilvosporeus)在好氧条件下发酵产生。目前工业化生产面临的主要问题是纳他霉素发酵产量低,生产成本相对较高。近几年来,由于纳他霉素生物合成基因簇的阐明,采用基因工程手段,如负调控基因的敲除以及特定路径调节物质水平的改变,来提高纳他霉素的发酵产率具有较大的可行性。胆固醇氧化酶(pimE)基因被证实在纳他霉素生物合成中起到信号蛋白的作用,本研究首先考察了异源胆固醇氧化酶对纳他霉素生物合成的影响,结果表明,向S. gilvosporeus 712的发酵培养液中添加异源的胆固醇氧化酶对纳他霉素的生物合成具有促进作用。为在发酵菌株中更好地发挥胆固醇氧化酶对纳他霉素生产的促进作用,以褐黄孢链霉菌(S.gilvosporeus 712)为出发菌株,通过大肠杆菌-放线菌接合转移的方法将pimE基因整合到出发菌株的基因组中,过量而稳定的表达了pimE基因,得到工程菌株S.gilvosporeus swjs-801。摇瓶发酵实验结果表明,工程菌株纳他霉素产量为1.74 g/L,比出发菌株提高了72%。且插入的pimE基因不影响菌体的生长。基因工程菌1-L发酵罐中发酵终产量达到7.0g/L,比对照菌提高了153%。对工程菌株S.gilvosporeus swjs-801发酵培养基进行了碳源、氮源及其他成分的优化,得到最优培养基组成为：豆粕粉15g/L,酵母提取物3.5g/L,氯化钠1 g/L,结晶硫酸镁1g/L,甘油60g/L,发酵初始pH 7.5,装液30 InL。培养温度29℃,转速220 rpm。优化后纳他霉素发酵罐产量达到7.98 g/L,较优化前提高了14.1%。