農(nóng)用抗生素——多抗菌素
多抗菌素(Polyoxins)也稱多抗霉素、多氧霉素、多效霉素,是一種肽嘧啶核苷類農(nóng)用抗生素,由結(jié)構(gòu)相關(guān)的14個組分(polyoxin A-N)組成,具有專門作用于植物病原菌的生物學(xué)活性。在農(nóng)業(yè)上使用主要分兩類:一類以A、B組分為主,主要用于防治蘋果斑點落葉病、輪紋病、梨黑斑病,葡萄灰霉病,草莓、黃瓜、甜瓜白粉病,霜霉病,人參黑斑病和煙草赤星病等十多種作物病害;另一類以D、E、F組分為主,主要用于水稻紋枯病防治。多抗菌素還具有促進(jìn)生長作用,微量添加能促進(jìn)作物生長和增強防御能力,一般平均增產(chǎn)10~20%。作用機理主要是選擇性抑制真菌細(xì)胞壁組成成份幾丁質(zhì)合成,由于一般農(nóng)作物和哺乳動物體內(nèi)無幾丁質(zhì)組成部分,因此多抗菌素對人畜安全,無積累作用,無“三致作用”,安全性極高。
1、多抗菌素國內(nèi)外研究進(jìn)展
近年來,多抗菌素以其廣譜性,彌補了井岡霉素諸多不足,而生產(chǎn)成本與井岡霉素不相上下,具備了在廣大經(jīng)濟(jì)作物小麥、水稻等大田作物大規(guī)模推廣的條件,潛在市場達(dá)數(shù)十億元以上,目前已成為國內(nèi)殺菌除蟲的一線藥物之一。目前多抗菌素在國際上長期以來為日本獨家生產(chǎn)的壟斷品種,國內(nèi)報道發(fā)酵法生產(chǎn)多抗菌素效價由原來的800μg/mL左右提高至1800μg/mL左右,這已經(jīng)成為目前國內(nèi)所能達(dá)到的最高效價,并且還停留在實驗室水平,無法與日本抗衡。
2、本課題組技術(shù)優(yōu)勢
(1)團(tuán)隊根據(jù)菌體在遲滯期、對數(shù)生長期、穩(wěn)定期和衰亡期四個階段的生理生化特性及氧氣需求量的差異等特點,采用有氧、微氧、厭氧集成發(fā)酵技術(shù)多階段培養(yǎng),實現(xiàn)了增加菌體生長密度和菌體活力的分階段發(fā)酵過程模型,將多抗菌素效價在1800μg/mL的基礎(chǔ)上提高30%,達(dá)到2300μg/mL;
(2)團(tuán)隊針對鏈霉菌屬菌絲體在發(fā)酵時發(fā)酵液粘度高、不易提取分離的培養(yǎng)特性,設(shè)計開發(fā)新型攪拌生物反應(yīng)器和生產(chǎn)工藝,研究反應(yīng)分離耦合技術(shù)在多抗菌素發(fā)酵過程的應(yīng)用,并在1000L發(fā)酵罐中生產(chǎn),成功實現(xiàn)發(fā)酵與分離同步,簡化操作步驟,減少環(huán)境污染,降低生產(chǎn)成本40%以上;
(3)目前已在國內(nèi)外重要期刊公開發(fā)表論文7篇,申請國家發(fā)明專利2項,授權(quán)1項。動物專用飼料抗生素——安來霉素
安來霉素(Enramycin)又名安來霉素、恩來霉素、持久霉素,是由包括13個不同種類的17個氨基酸分子和脂肪酸分子所組成多肽類抗生素。首次由日本武田藥品工業(yè)株式會社從Streptomyces fungicidicus發(fā)酵液中提取得到。1974年在日本正式注冊,作為豬雞促生長劑。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn),恩來霉素作用機理是抑制細(xì)菌細(xì)胞壁中粘肽合成,粘肽是原核生物所特有組織,所以恩來霉素對真核細(xì)胞幾乎沒有作用,是一種廣譜、高效、安全新型飼料添加劑。具有如下特點:①飼料中微量添加就能促進(jìn)畜禽增重;②對革蘭氏陽性菌具有強烈抗微生物活性;③腸道不吸收,不殘留于畜禽體內(nèi);④與臨床上現(xiàn)有抗生素或抗菌藥之間不存在交叉耐藥性;⑤在飼料里面可保持穩(wěn)定性;⑥抑制產(chǎn)氨微生物,降低豬雞腸內(nèi)和血液內(nèi)氨濃度,安來霉素已經(jīng)成為抗菌促生長飼料添加劑的一線產(chǎn)品。
1、安來霉素國內(nèi)外研究進(jìn)展
日本武田藥品工業(yè)株式會社實現(xiàn)了安來霉素的工業(yè)化生產(chǎn),最高產(chǎn)量4530μg/mL,隨后被美國先靈葆雅動物保健品公司收購,成為全球主要的生廠商。發(fā)酵法生產(chǎn)安來霉素存在的單位體積發(fā)酵液中產(chǎn)物效價低、發(fā)酵周期長、中間副產(chǎn)物多、提取分離步驟復(fù)雜等問題,嚴(yán)重限制了其產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。
2、本課題組技術(shù)優(yōu)勢
(1)團(tuán)隊已獲得一株恩霉素高產(chǎn)菌株Streptomyces sp.NJWGY3665,并對該菌種發(fā)酵條件的初步探索與優(yōu)化,應(yīng)用該菌株進(jìn)行3L發(fā)酵罐試驗,發(fā)酵液中恩霉素濃度達(dá)11860μg/mL;
(2)在前期實驗室研究基礎(chǔ)上進(jìn)行工業(yè)化發(fā)酵優(yōu)化,構(gòu)建多階段發(fā)酵與高密度培養(yǎng)體系,與新型反應(yīng)分離耦合技術(shù)集成,同時結(jié)合鏈霉菌圖像采集與處理系統(tǒng),實現(xiàn)安來霉素發(fā)酵過程檢測與監(jiān)控對發(fā)酵過程進(jìn)行實時監(jiān)測,中試1000L發(fā)酵罐效價可達(dá)18685 mg/L;
(3)開發(fā)的安來霉素純化工藝,可獲得達(dá)到色譜純的安來霉素A,目前國內(nèi)外均沒有安來霉素純品出售,該工藝填補國內(nèi)外空白,達(dá)到國際領(lǐng)先水平;
(4)目前已在國內(nèi)外重要期刊公開發(fā)表論文8篇,申請國家發(fā)明專利4項,授權(quán)2項。
南京工業(yè)大學(xué)
2021-01-12