CN104946707A - 用于发酵制备喷司他丁的发酵培养基及发酵制备方法 - Google Patents
用于发酵制备喷司他丁的发酵培养基及发酵制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种用于发酵制备喷司他丁的发酵培养基及发酵制备方法,属于发酵工程和天然产物的生物合成领域,发酵制备喷司他丁的方法步骤包括:(1)将链霉菌Streptomyces sp.ATCC39365接种到摇瓶种子培养基中,在200~350r/min,28~34℃摇床中,培养36~72h,得到种子液;(2)将种子液按体积接种量为3%~20%的比例接种到发酵培养基中,在150~300r/min,28~34℃摇床中,培养200~400h,收集发酵液;用本发明的发酵培养基和本发明的方法,可以使发酵制备喷司他丁其喷司他丁产量较高,发酵能力稳定,适于进行大规模工业化生产。
Description
技术领域
本发明属于发酵工程和天然产物的生物合成领域。更具体的,本发明涉及一种发酵制备喷司他丁的方法。
背景技术
喷司他丁(pentostatin),又名喷司他汀、喷妥司汀、脱氧助间型霉素,其化学名为:(8R)-3-(2-脱氧-β-D-赤-戊呋喃糖基)-3,6,7,8-四氢咪唑[4,5-d][1,3]二氮杂卓-8-醇((8R)-3-(2-deoxy-β-D-ribofuranosyl)-3,6,7,8-tetrahydroimidazo[4,5-d][1,3]diazepin-8-ol),化学式为:C11H16N4O4,结构式如式(I)。1974年Warner Lambert公司的Peter W.K.Woo等人首次从Streptomyces antiboticus发酵液中分离得到。喷司他丁是一种高效的腺苷脱氨酶(ADA)抑制剂,能够与ADA紧密结合并抑制其活性,进而使肿瘤细胞内大量积累脱氧腺苷三磷酸(dATP)和脱氧腺苷,从而使DNA或RNA的合成受到抑制,最终导致肿瘤细胞死亡。1998年2月美国FDA正式批准了注射用喷司他丁(商品名)上市,主要用于干细胞白血病(Hairy cell leukemia,HCL)、慢性淋巴细胞白血病(ChroniclympH=ocytic leukemia,CLL)、移植物抗宿主病(graft-versus-host disease,GVHD)及蕈样霉菌病(Mycosis fungoides)的治疗。
目前,制备喷司他丁主要有化学合成法和生物合成法。由于喷司他丁特殊的七元杂环结构及七元杂环上的手性醇结构,使得喷司他丁的化学合成较为困难。目前文献中报道的化学合成方法路线繁杂,过程中需要提供强酸、强碱、高温、低温环境和使用有毒的有机溶剂,且需对中间产物进行多次提纯,工艺复杂、成本较高,收率较低,故化学合成不是制备喷司他丁的理想途径。生物合成法主要是指液体深层发酵,在适宜的条件下,通过微生物的生长与代谢将廉价原料转化为喷司他丁,整个生产过程条件温和,没有强酸、强碱、有毒试剂的使用,生产成本低于化学合成法,因而成为喷司他丁合成的主流方法。
文献报道最优方法为2011年上海工业医药研究所发明专利(CN102234673A)实施例中提供,该方法利用抗生链霉菌NRRL3238发酵制备喷司他丁,其培养基配方为:葡萄糖40.0g/L,细豆粕30.0g/L,大豆蛋白20g/L,酵母浸粉5.0g/L,NaCl5.0g/L,泡敌0.05g/L,温度30℃,pH=6.5,溶氧40%,通气量0.5vvm,24h开始流加葡萄糖1-10‰L/h,发酵周期72h,喷司他丁产量达55mg/L。
目前,制约喷司他丁生物合成产业化的主要因素是发酵工艺不成熟,发酵液中喷司他丁浓度较低。
发明内容
本发明目的是克服现有技术的不足,提供一种用于发酵制备喷司他丁的发酵培养基。
本发明的第二个目的是提供一种发酵制备喷司他丁的方法。
本发明的技术方案概述如下:
一种用于发酵制备喷司他丁的发酵培养基,包括下述组份:碳源3~10g,氮源21~60g,(NH4)2SO40~0.5g,加水至1L。
优选的是:碳源为3~7g,氮源为35~50g,(NH4)2SO4为0~0.3g。
优选的是:碳源为4~5g,氮源为42~45g(NH4)2SO4为0~0.1g。
碳源优选为:葡萄糖、糊精、麦芽糖醇、可溶性淀粉、山梨醇、木糖醇或大米粉。
氮源优选为:酵母浸粉、麦芽浸粉、高温豆粕粉、棉籽粉、脱脂豆粉、麸皮和秘鲁鱼粉至少一种。
一种发酵制备喷司他丁的方法,包括如下步骤:
(1)将链霉菌Streptomyces sp.ATCC39365接种到摇瓶种子培养基中,在200~350r/min,28~34℃摇床中,培养36~72h,得到种子液;
(2)将种子液按体积接种量为3%~20%的比例接种到发酵培养基中,在150~300r/min,28~34℃摇床中,培养200~400h,收集发酵液;
或将种子液按体积接种量为6%~10%的比例接种到发酵培养基中,装液量为5L/7L发酵罐,温度为30~32℃,通风量为0.5~3vvm,搅拌转速为100~500r/min,溶氧与通风量和搅拌转速偶联为30%~50%,控制pH=7.3~7.9,培养167~389h,收集发酵液;
或将种子液按体积接种量为6%~10%的比例接种到发酵培养基中,装液量为5L/7L发酵罐,0~24h温度为32~34℃,24h~312h温度为31~33℃,312~403h温度为33~35℃,搅拌转速为100~500r/min,通风量为0.5~2vvm,溶氧与通风量和搅拌转速偶联为30%~50%,控制pH=7.3~7.9,培养167~389h,收集发酵液。
步骤(1)优选为:将链霉菌Streptomyces sp.ATCC39365接种到摇瓶种子培养基中,在250~300r/min,32~34℃摇床中,培养48~60h,得到种子液。
步骤(2)优选为:将种子液按体积接种量为4%~15%的比例接种到发酵培养基中,在200~300r/min,30~32℃摇床中,培养272~389h,收集发酵液;
或将种子液按体积接种量为6%~10%的比例接种到发酵培养基中,装液量为5L/7L发酵罐,温度为30~32℃,通风量为0.5~3vvm,搅拌转速为100~500r/min,溶氧与通风量和搅拌转速偶联为35%~40%,控制pH=7.6~7.9,培养256~356h,收集发酵液;
或将种子液按体积接种量为6%~10%的比例接种到发酵培养基中,装液量为5L/7L发酵罐,0~24h温度为33℃,24h~312h温度为32℃,312~403h温度为35℃,搅拌转速为100~500r/min,通风量为0.5~2vvm,溶氧与通风量和搅拌转速偶联为35%~40%,控制pH=7.6~7.9,培养256~356h,收集发酵液。
发酵培养基包括下述组份:碳源3~10g,氮源21~60g,(NH4)4SO40~0.5g,加水至1L。
优选的是:碳源为3~7g,氮源为35~50g,(NH4)4SO4为0~0.3g。
优选的是:碳源为4~5g,氮源为42~45g(NH4)4SO4为0~0.1g。
碳源优选为:葡萄糖、糊精、麦芽糖醇、可溶性淀粉、山梨醇、木糖醇或大米粉。
氮源优选为:酵母浸粉、麦芽浸粉、高温豆粕粉、棉籽粉、脱脂豆粉、麸皮和秘鲁鱼粉至少一种。
用本发明的发酵培养基和本发明的方法,可以使发酵制备喷司他丁其喷司他丁产量较高,发酵能力稳定,适于进行大规模工业化生产。
具体实施方式
下面用具体实施例来进一步说明本发明,但本发明不受其限制。下述实施例中所使用的实验方法若无特殊说明,均为常规方法。下述实施例用所涉及到的原料、试剂等,若无特殊说明,均可以通过商业途径获得。
实施例1-13一种用于发酵制备喷司他丁的发酵培养基组成见表1
表1
表1中各实施例中的组份加水至1L,配成发酵培养基。
实施例14
种子培养基(g/L):葡萄糖4,酵母浸粉4,麦芽浸粉10,(NH4)3PO42,pH=7.0~7.4。
实施例15
将链霉菌Streptomyces sp.ATCC39365(购于美国典型培养物保藏中心American typeculture collection),接种到高氏一号培养基斜面上,在28℃恒温培养箱中培养7-10d,待斜面长满孢子。
实施例16
一种发酵制备喷司他丁的方法,其特征是包括如下步骤:
(1)将实施例15获得的链霉菌Streptomyces sp.ATCC39365接种到种子培养基中,在200r/min,28℃摇床中,培养72h,得到种子液;
(2)将种子液按体积接种量为3%的比例接种到发酵培养基(实施例2制备)中,在150r/min,34℃摇床中,培养400h,收集发酵液。喷司他丁产量为57mg/L。
实施例17
一种发酵制备喷司他丁的方法,其特征是包括如下步骤:
(1)将实施例15获得的链霉菌Streptomyces sp.ATCC39365接种到种子培养基中,在250r/min,32℃摇床中,培养60h,得到种子液;
(2)将种子液按体积接种量为4%的比例接种到发酵培养基(实施例2制备)中,在300r/min,32℃摇床中,培养389h,收集发酵液。喷司他丁产量为76mg/L。
实施例18
一种发酵制备喷司他丁的方法,其特征是包括如下步骤:
(1)将实施例15获得的链霉菌Streptomyces sp.ATCC39365接种到种子培养基中,在300r/min,32℃摇床中,培养48h,得到种子液;
(2)将种子液按体积接种量为15%的比例接种到发酵培养基(实施例4制备)中,在200r/min,30℃摇床中,培养272h,收集发酵液。喷司他丁产量为56mg/L。
实施例19
一种发酵制备喷司他丁的方法,其特征是包括如下步骤:
(1)将实施例15获得的链霉菌Streptomyces sp.ATCC39365接种到种子培养基中,在350r/min,34℃摇床中,培养36h,得到种子液;
(2)将种子液按体积接种量为20%的比例接种到发酵培养基(实施例5制备)中,在200r/min,28℃摇床中,培养200h,收集发酵液。喷司他丁产量为59mg/L。
实施例20
一种发酵制备喷司他丁的方法,其特征是包括如下步骤:
(1)将实施例15获得的链霉菌Streptomyces sp.ATCC39365接种到种子培养基中,在200r/min,28℃摇床中,培养72h,得到种子液;
(2)将种子液按体积接种量为6%的比例接种到发酵培养基(实施例8制备)中,装液量为5L/7L发酵罐,温度为30℃,通风量为0.5~3vvm,搅拌转速为100~500r/min,溶氧与通风量和搅拌转速偶联为30%,控制pH=7.6,培养167h,收集发酵液。喷司他丁产量为75mg/L。
实施例21
一种发酵制备喷司他丁的方法,其特征是包括如下步骤:
(1)将实施例15获得的链霉菌Streptomyces sp.ATCC39365接种到种子培养基中,在250r/min,32℃摇床中,培养60h,得到种子液;
(2)将种子液按体积接种量为10%的比例接种到发酵培养基(实施例2制备)中,装液量为5L/7L发酵罐,温度为30℃,通风量为0.5~3vvm,搅拌转速为100~500r/min,溶氧与通风量和搅拌转速偶联为40%,控制pH=7.3,培养256h,收集发酵液。喷司他丁产量为84mg/L。
实施例22
一种发酵制备喷司他丁的方法,其特征是包括如下步骤:
(1)将实施例15获得的链霉菌Streptomyces sp.ATCC39365接种到种子培养基中,在300r/min,32℃摇床中,培养48h,得到种子液;
(2)将种子液按体积接种量为10%的比例接种到发酵培养基(实施例9制备)中,装液量为5L/7L发酵罐,温度为32℃,通风量为0.5~3vvm,搅拌转速为100~500r/min,溶氧与通风量和搅拌转速偶联为50%,控制pH=7.9,培养356h,收集发酵液。喷司他丁产量为80mg/L。
实施例23
一种发酵制备喷司他丁的方法,其特征是包括如下步骤:
(1)将实施例15获得的链霉菌Streptomyces sp.ATCC39365接种到种子培养基中,在350r/min,34℃摇床中,培养36h,得到种子液;
(2)将种子液按体积接种量为10%的比例接种到发酵培养基(实施例2制备)中,装液量为5L/7L发酵罐,温度为32℃,通风量为0.5~3vvm,搅拌转速为100~500r/min,溶氧与通风量和搅拌转速偶联为35%,控制pH==7.6,培养389h,收集发酵液。喷司他丁产量为85mg/L。
实施例24
一种发酵制备喷司他丁的方法,其特征是包括如下步骤:
(1)将实施例15获得的链霉菌Streptomyces sp.ATCC39365接种到种子培养基中,在200r/min,28℃摇床中,培养72h,得到种子液;
(2)将种子液按体积接种量为6%的比例接种到发酵培养基(实施例10制备)中,装液量为5L/7L发酵罐,0~24h温度为32℃,24h~312h温度为31℃,312~403h温度为33℃,搅拌转速为100~500r/min,通风量为0.5~2vvm,溶氧与通风量和搅拌转速偶联为30%,控制pH=7.3,培养256h,收集发酵液。喷司他丁产量为75mg/L。
实施例25
一种发酵制备喷司他丁的方法,其特征是包括如下步骤:
(1)将实施例15获得的链霉菌Streptomyces sp.ATCC39365接种到种子培养基中,在250r/min,32℃摇床中,培养60h,得到种子液;
(2)将种子液按体积接种量为10%的比例接种到发酵培养基(实施例2制备)中,装液量为5L/7L发酵罐,0~24h温度为33℃,24h~312h温度为32℃,312~403h温度为34℃,搅拌转速为100~500r/min,通风量为0.5~2vvm,溶氧与通风量和搅拌转速偶联为35%,控制pH=7.6,培养356h,收集发酵液。喷司他丁产量为100mg/L。
本实施例中的发酵培养基,用实施例1、3、7、11、12制备的发酵培养基替代,其它同本实施例,所获得的喷司他丁产量为依次为60mg/L、65mg/L、80mg/L、75mg/L、76mg/L、
实施例26
一种发酵制备喷司他丁的方法,其特征是包括如下步骤:
(1)将实施例15获得的链霉菌Streptomyces sp.ATCC39365接种到种子培养基中,在300r/min,32℃摇床中,培养48h,得到种子液;
(2)将种子液按体积接种量为10%的比例接种到发酵培养基(实施例13制备)中,装液量为5L/7L发酵罐,0~24h温度为34℃,24h~312h温度为33℃,312~403h温度为35℃,搅拌转速为100~500r/min,通风量为0.5~2vvm,溶氧与通风量和搅拌转速偶联为40%,控制pH=7.9,培养389h,收集发酵液。喷司他丁产量为92mg/L。
实施例27
一种发酵制备喷司他丁的方法,其特征是包括如下步骤:
(1)将实施例15获得的链霉菌Streptomyces sp.ATCC39365接种到种子培养基中,在350r/min,34℃摇床中,培养36h,得到种子液;
(2)将种子液按体积接种量为10%的比例接种到发酵培养基(实施例6制备)中,装液量为5L/7L发酵罐,0~24h温度为33℃,24h~312h温度为32℃,312~403h温度为34℃,搅拌转速为100~500r/min,通风量为0.5~2vvm,溶氧与通风量和搅拌转速偶联为50%,控制pH=7.6,培养167h,收集发酵液。喷司他丁产量为62mg/L。
Claims (13)
1.一种用于发酵制备喷司他丁的发酵培养基,其特征是包括下述组份:碳源3~10g,氮源21~60g,(NH4)2SO40~0.5g,加水至1L。
2.根据权利要求1所述的一种用于发酵制备喷司他丁的发酵培养基,其特征是所述碳源为3~7g,氮源为35~50g,(NH4)2SO4为0~0.3g。
3.根据权利要求2所述的一种用于发酵制备喷司他丁的发酵培养基,其特征是所述碳源为4~5g,氮源为42~45g(NH4)2SO4为0~0.1g。
4.根据权利要求1、2或3所述的一种用于发酵制备喷司他丁的发酵培养基,其特征是所述碳源为:葡萄糖、糊精、麦芽糖醇、可溶性淀粉、山梨醇、木糖醇或大米粉。
5.根据权利要求1、2或3所述的一种用于发酵制备喷司他丁的发酵培养基,其特征是所述氮源为:酵母浸粉、麦芽浸粉、高温豆粕粉、棉籽粉、脱脂豆粉、麸皮和秘鲁鱼粉至少一种。
6.一种发酵制备喷司他丁的方法,其特征是包括如下步骤:
(1)将链霉菌Streptomyces sp.ATCC39365接种到摇瓶种子培养基中,在200~350r/min,28~34℃摇床中,培养36~72h,得到种子液;
(2)将种子液按体积接种量为3%~20%的比例接种到发酵培养基中,在150~300r/min,28~34℃摇床中,培养200~400h,收集发酵液;
或将种子液按体积接种量为6%~10%的比例接种到发酵培养基中,装液量为5L/7L发酵罐,温度为30~32℃,通风量为0.5~3vvm,搅拌转速为100~500r/min,溶氧与通风量和搅拌转速偶联为30%~50%,控制pH=7.3~7.9,培养167~389h,收集发酵液;
或将种子液按体积接种量为6%~10%的比例接种到发酵培养基中,装液量为5L/7L发酵罐,0~24h温度为32~34℃,24h~312h温度为31~33℃,312~403h温度为33~35℃,搅拌转速为100~500r/min,通风量为0.5~2vvm,溶氧与通风量和搅拌转速偶联为30%~50%,控制pH=7.3~7.9,培养167~389h,收集发酵液。
7.根据权利要求6所述的一种发酵制备喷司他丁的方法,其特征是所述步骤(1)为:将链霉菌Streptomyces sp.ATCC39365接种到摇瓶种子培养基中,在250~300r/min,32~34℃摇床中,培养48~60h,得到种子液。
8.根据权利要求6所述的一种发酵制备喷司他丁的方法,其特征是所述步骤(2)为:将种子液按体积接种量为4%~15%的比例接种到发酵培养基中,在200~300r/min,30~32℃摇床中,培养272~389h,收集发酵液;
或将种子液按体积接种量为6%~10%的比例接种到发酵培养基中,装液量为5L/7L发酵罐,温度为30~32℃,通风量为0.5~3vvm,搅拌转速为100~500r/min,溶氧与通风量和搅拌转速偶联为35%~40%,控制pH=7.6~7.9,培养256~356h,收集发酵液;
或将种子液按体积接种量为6%~10%的比例接种到发酵培养基中,装液量为5L/7L发酵罐,0~24h温度为33℃,24h~312h温度为32℃,312~403h温度为35℃,搅拌转速为100~500r/min,通风量为0.5~2vvm,溶氧与通风量和搅拌转速偶联为35%~40%,控制pH=7.6~7.9,培养256~356h,收集发酵液。
9.根据权利要求6或8所述的一种发酵制备喷司他丁的方法,其特征是所述发酵培养基包括下述组份:碳源3~10g,氮源21~60g,(NH4)4SO40~0.5g,加水至1L。
10.根据权利要求9所述的一种发酵制备喷司他丁的方法,其特征是所述碳源为3~7g,氮源为35~50g,(NH4)4SO4为0~0.3g。
11.根据权利要求10所述的一种发酵制备喷司他丁的方法,其特征是所述碳源为4~5g,氮源为42~45g(NH4)4SO4为0~0.1g。
12.根据权利要求9、10或11所述的一种发酵制备喷司他丁的方法,其特征是所述碳源为:葡萄糖、糊精、麦芽糖醇、可溶性淀粉、山梨醇、木糖醇或大米粉。
13.根据权利要求9、10或11所述的一种发酵制备喷司他丁的方法,其特征是所述氮源为:酵母浸粉、麦芽浸粉、高温豆粕粉、棉籽粉、脱脂豆粉、麸皮和秘鲁鱼粉至少一种。
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