鋅元素對微生物合成卡那霉素A水平的影響

賴濱霞 福建省古田福興醫藥有限公司 福建古田 352251

生物合成卡那霉素已有較長的歷史。20世紀中后期 Kazt［1］、Umezawa 等［2］研究發現鐵離子與鋅離子有提高卡那霉素合成量的作用。20世紀70年代國內顧潄鋒［3］、趙靜巖［4］等研究認為金屬離子對生物合成卡那霉素有影響。

雖然國內外有研究過金屬離子對卡那霉素生物合成的影響，但是近三十年來未見有相關的研究報道。隨著科技的發展，發酵工藝的改進，原有的發酵參數應有所變化，因此，有必要對卡那霉素生物合成的發酵參數進行研究，以期獲得理想的卡那霉素生物效價。筆者就其中參數之一的鋅離子進行研究，為生物合卡那霉素提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 菌種 Streptomyces kanamyceticus KA02，來自上海三廠，本廠保存。

1.1.2 搖瓶發酵培養基 黃豆粉5.0%，飴糖5.8%，淀粉3.5%，硝酸鈉0.5%，硫酸鎂0.04%，硫酸鋅X%（X為實驗變量）。試驗培養基是在對照發酵培養基的基礎上對硫酸鋅加量進行調整。

1.2 方法

1.2.1 搖瓶培養條件 溫度：28℃，轉速：220 r/min，裝量：100 mL/500 mL，接種量：1% ，周期：120 h。

1.2.250 L發酵罐培養條件 溫度：28℃，轉速：140 r/min，體積：30 L，接種量：1%，周期：116 h。

1.2.3 高效液相色譜分析（島津）分析儀C18柱后衍生法測定卡那霉素A組分含量。

1.3 數據處理 采用單因素試驗設計，所有數據用SPSS10.0生統軟件進行單因素方差分析和多重比較。

2 結果與討論

2.1 搖瓶培養條件不同硫酸鋅添加量對卡那霉素生物合成效價的影響 經過120 h搖床培養、測定，結果見表1。不同硫酸鋅添加量對卡那霉素生物合成效價的影響很大。卡那霉素生物合成效價最高是第5組，硫酸鋅添加量為0.04%，即生產菌產物合成能力最強。從第1組到第5組隨硫酸鋅添加量的增加卡那霉素生物合成效價也隨之升高，但硫酸鋅加量為0.06%時卡那霉素生物合成效價也隨之下降，超過0.06%時，生產菌的產物合成能力受到抑制，當硫酸鋅加量達到一定濃度（如0.20%）時，產物合成能力完全受抑制。第4組、第5組、第6組之間生物合成卡那霉素效價差異不顯著（P＞0.05），但它們與第 2、第 3、第 7、第 8 組間差異顯著（P＜0.05）；與第1、第 10、第 11、第 12 組間差異極顯著（P＜0.01）。

表1 搖瓶培養條件不同硫酸鋅添加量對卡那霉素生物合成效價的影響（n=10）

2.250 L發酵罐培養條件不同硫酸鋅添加量對卡那霉素生物合成效價的影響 在搖瓶培養的基礎上有針對性地選擇硫酸鋅的八個梯度，在同一培養條件下進行50 L發酵罐培養。結果見表2，可以看出其與表1的結果極為相似，即卡那霉素生物合成效價的變化規律相同，最高是第4組，硫酸鋅加量為0.04%，即生產菌產物合成能力最強。其兩側的隨硫酸鋅減少或增加，卡那霉素生物合成效價逐漸下降。

表2 50 L發酵罐培養條件不同硫酸鋅添加量對卡那霉素生物合成效價的影響（n=6）

3 討論

近期研究表明，微生物發酵培養基中適量的Zn2+可使菌體的3-磷酸甘油醛脫氫酶、蘋果酸脫氫酶等鋅酶具有較高的活性［5-6］。鋅是卡那霉素產生菌生長發育和生物合成卡那霉素所必需的元素，在發酵過程合成卡那霉素中起著關鍵作用［4］。鋅含量不足或過高都能影響其關鍵酶的活性，導致卡那霉素生物合成量降低。在本試驗發酵培養條件下，搖瓶發酵試驗和50 L發酵罐試驗得出硫酸鋅的最適加量為0.04%。不添加硫酸鋅（雖然原材料中含有微量鋅）時，生物合成卡那霉素能力低下；加量過大（如0.2%）時，則生物合成卡那霉素的能力完全被抑制。國內顧潄鋒［3］、趙靜巖［4］等研究金屬離子對生物合成卡那霉素的影響，認為培養基中硫酸鋅含量0.02%為最佳值。與本試驗結果不同，可能是發酵工藝不同造成的，有待進一步研究探討。

［1］ KATZ E，PIENTA P，SIVAK A.The role of nutrition in the synthesis of actinomycin ［J］.Appl Microbiol，1958（6）：236-241.

［2］ Umezawa H，Ueda M，Maeda K，et al.Production and isolation of a new antibiotic：kanamycin ［J］.J Antibiotic，1957，10（5）：181-188.

［3］ 顧潄鋒，吳家琳，趙靜巖.卡那霉素發酵研究［J］.抗生素，1980，5（4）：7-8.

［4］ 趙靜巖，鐘秀寶.微量元素鋅、鐵對卡那霉素鏈霉菌生物合成卡那霉素的作用［J］.抗生素，1980，5（4）：4-6.

［5］ 湯海云，郭元昕，李嘯，等.金屬離子對林可霉素生物合成的影響［J］. 中國抗生素雜志，2007，32（12）：723-726，761.

［6］ 李嘯，陳長華，李友元.金屬離子對紅霉素生物合成的影響［J］.中國抗生素雜志，2006，31（6）：366-371.