鹽霉素高產(chǎn)菌選育工藝分析

李文+杜金鼎+高鳳云

摘 要：鹽霉素是聚醚類(lèi)動(dòng)物專(zhuān)用抗生素，作為禽用抗球蟲(chóng)劑在世界范圍內(nèi)得到普遍應(yīng)用。由于低耐藥性、低殘留等特性，鹽霉素具有廣闊的市場(chǎng)空間，本文將從鹽霉素的性質(zhì)與作用機(jī)理出發(fā)，深入研究鹽霉素高產(chǎn)菌選育工藝，以供相關(guān)從業(yè)人員借鑒學(xué)習(xí)。

關(guān)鍵詞：鹽霉素；選育；鹽霉素高產(chǎn)菌

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.03.027

鹽霉素在業(yè)界得到廣泛的認(rèn)可，不僅因?yàn)辂}霉素的廣譜、高效性，還能具有易降解的特性，并且同時(shí)其代謝產(chǎn)物對(duì)植物和土壤并無(wú)不良的作用，符合我國(guó)可持續(xù)發(fā)展的觀念，深受環(huán)境友好型的養(yǎng)禽企業(yè)的青睞。菌種改良的目的是提高生產(chǎn)水平，降低成本，本文將立足于鹽霉素的生物合成途徑，在誘變的基礎(chǔ)利用丁酸做篩選劑，探討鹽霉素高產(chǎn)菌選育工藝。

1 鹽霉素概況

1.1 作為獸用抗生素

鹽霉素是目前市面上較為常見(jiàn)的獸用抗生素，雖然大部分獸用抗生素是聚醚類(lèi)和聚酮類(lèi)抗生素，但不能忽視鹽霉素作為獸用抗生素的市場(chǎng)前景，一個(gè)合格的獸藥必須滿足幾個(gè)條件，首先要兼有抗菌的作用，鹽霉素對(duì)真菌、病毒、瘧原蟲(chóng)都有很高的感受性，并且藥效極佳，能夠較為徹底的殺死球蟲(chóng)。其次，鹽霉素的毒性低、安全范圍廣，這對(duì)于獸用抗生素來(lái)說(shuō)非常重要，鹽霉素使用的殘留少，并且產(chǎn)生的代謝物對(duì)人體以及環(huán)境的生產(chǎn)性能都無(wú)不良影響，在一定程度上增加了鹽霉素的應(yīng)用范圍。最后，鹽霉素具有光譜、高效、不易產(chǎn)生耐藥性，鹽霉素不僅對(duì)并球蟲(chóng)的發(fā)育具有抑制作用，還符合環(huán)狀結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，不易產(chǎn)生耐藥性，這大大提高了鹽霉素的生物學(xué)效應(yīng)[1]。

1.2 鹽霉素的作用機(jī)理

鹽霉素的研究與開(kāi)發(fā)是一項(xiàng)耗資巨大、技術(shù)要求高、周期長(zhǎng)的系統(tǒng)工程。一般來(lái)說(shuō)，鹽霉素具有抑制呼吸的作用，研究表明，鹽霉素能夠直接影響豬腸道微生物區(qū)的代謝，抑制高纖維粗糧的消化，從而減少糞氨的排出。由于鹽霉素有對(duì)線粒體中腺苷三磷酸的氧化磷酸化抑制作用，因此可以減少盲腸氨水平，抑制甲烷的產(chǎn)生，對(duì)反芻動(dòng)物的胃原蟲(chóng)的增殖有抑制的作用，通過(guò)控制胃中的揮發(fā)性脂肪酸的比例，破壞其代謝功能[2]。

1.3 對(duì)陽(yáng)離子的親和作用

鹽霉素具有特殊的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)決定了鹽霉素能強(qiáng)烈的與細(xì)胞中的堿金屬離子結(jié)合。在鹽霉素的環(huán)狀結(jié)構(gòu)的中心，排列著氧原子構(gòu)成的帶電負(fù)荷，不僅能夠通過(guò)膜上的脂質(zhì)屏障，抑制孢子體的分裂，還不會(huì)導(dǎo)致過(guò)多的水分子進(jìn)入細(xì)胞，從而在保持正常的離子平衡點(diǎn)的基礎(chǔ)上，殺死球蟲(chóng)。另一方面，陽(yáng)離子具有使細(xì)胞生命活動(dòng)所必需的陽(yáng)離子，能夠自由的出入細(xì)胞，而在球蟲(chóng)進(jìn)入細(xì)胞后，會(huì)導(dǎo)致孢子和裂殖體在離子大量堆積，引起胞漿膜的破損，在遇到鹽霉素之后，球蟲(chóng)的滲壓增加，不僅能夠抑制球蟲(chóng)的生長(zhǎng)發(fā)育，還能保障細(xì)胞內(nèi)外的陽(yáng)離子正常傳遞，從而引起蟲(chóng)體的死亡，起到殺菌保護(hù)的作用。

2 鹽霉素高產(chǎn)菌選育工藝分析

2.1 材料與方法

傳統(tǒng)的遺傳育種法雖然是微生物育種中最常見(jiàn)的方法之一，但該方法存在著一定的局限，隨機(jī)性高、工作效率低，使得傳統(tǒng)的遺傳育種法在代謝物合成領(lǐng)域一直無(wú)法進(jìn)一步發(fā)展。而基于發(fā)酵調(diào)控機(jī)制的推理菌種選育，不僅能夠克服傳統(tǒng)育種法隨機(jī)率高的缺點(diǎn)，還能縮短篩選周期，是一種可靠的鹽霉素高產(chǎn)菌的培育方式。[3]根據(jù)鹽霉素分子結(jié)構(gòu)和生物合成的途徑，在誘變的基礎(chǔ)上通過(guò)丁酸作為篩選劑進(jìn)行高產(chǎn)菌的選育。在實(shí)驗(yàn)之前，需要準(zhǔn)備的材料有出發(fā)菌株、斜面培養(yǎng)基、搖瓶種子培養(yǎng)基、搖瓶發(fā)酵培養(yǎng)基，同時(shí)相關(guān)研究人員應(yīng)該針對(duì)推理選育實(shí)驗(yàn)，準(zhǔn)備適量的原材料及適宜的培養(yǎng)條件。鹽霉素高產(chǎn)菌選育的標(biāo)準(zhǔn)是具有抗細(xì)菌抗生素的優(yōu)勢(shì)，能夠?qū)扌凸锨蛳x(chóng)有明顯的抑制作用，此外，還應(yīng)該具有很廣的抗球蟲(chóng)譜，對(duì)縮菌等革蘭氏厭氧菌也有較強(qiáng)的抑制作用。

2.2 實(shí)驗(yàn)方法

鹽霉素高產(chǎn)菌選育的試驗(yàn)方法，主要包括紫外線誘變、甲基磺酸乙酯誘變。首先考察的是紫外線誘變，菌株在紫外線的照射下，存活率在百分之十以下，這在一定程度上說(shuō)明，紫外線對(duì)鹽霉素高產(chǎn)菌具有抑制作用，并且隨著紫外線照射時(shí)間的增加，鹽霉素高產(chǎn)菌正變率也呈下降的趨勢(shì)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)，一方面可以說(shuō)明紫外線對(duì)鹽霉素高產(chǎn)菌具有很好的誘變效應(yīng)，經(jīng)過(guò)兩到三次的反復(fù)篩選，結(jié)果更明顯，正突變率在紫外線照射二十秒時(shí)高達(dá)百分之九十以上，同時(shí)菌株的致死率也達(dá)到了百分之九十五以上。甲基磺酸乙酯對(duì)鹽霉素高產(chǎn)菌的誘變效應(yīng)也很明顯，通過(guò)實(shí)驗(yàn)表明，甲基磺酸乙酯在同一劑量的情況下，對(duì)鹽霉素高產(chǎn)菌的誘變發(fā)生正變率大大高于EMS劑量，這在反復(fù)篩選中也能清晰的證明，在對(duì)照試驗(yàn)中，甲基磺酸乙酯產(chǎn)生斜面效應(yīng)的概率是百分之百，能夠通過(guò)平板分離得到菌株。

2.3 篩選方法

鹽霉素高產(chǎn)菌選育的篩選方法主要采用丁酸作為篩選劑，是因?yàn)槎∷岵粌H是鹽霉素分子結(jié)構(gòu)組成單元，也是其分子前體，作為鹽霉素生物合成的啟動(dòng)子，能夠得到良好的丁酸協(xié)同作用的效果，不僅能夠大幅度的提升菌株的生物代謝，還能提高鹽霉素的高效色譜峰面比例。

2.4 搖瓶驗(yàn)證

在鹽霉素高產(chǎn)菌推理選育的試驗(yàn)中，適量的原材料及適宜的培養(yǎng)條件能夠取得良好的發(fā)酵效果，對(duì)鹽霉素高產(chǎn)菌的選育有著積極的作用。通過(guò)搖瓶種子培養(yǎng)基、搖瓶發(fā)酵培養(yǎng)基得到的效價(jià)指標(biāo)，將高水平的鹽霉素菌株進(jìn)行保藏，以便進(jìn)行下一步放大發(fā)酵的驗(yàn)證，最終獲得高水平和質(zhì)量的鹽霉素產(chǎn)品。

3 結(jié)語(yǔ)

鹽霉素是由白色鏈霉菌產(chǎn)生的聚醚類(lèi)動(dòng)物專(zhuān)用抗生素，作為一種抗球蟲(chóng)劑，在世界范圍內(nèi)得到了廣泛應(yīng)用，其具有的高效廣譜性、低殘留性、低耐藥性對(duì)于養(yǎng)禽業(yè)發(fā)展具有重要意義。因此，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對(duì)鹽霉素高產(chǎn)菌選育工藝的研究，進(jìn)一步提高鹽霉素生產(chǎn)水平，降低生產(chǎn)成本，提高鹽霉素生產(chǎn)效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]羅磊.L-異亮氨酸產(chǎn)菌株的選育及蘇氨酸脫水酶編碼基因的克隆與表達(dá)[D].福建師范大學(xué)，2012.

[2]戴菲，李瑾，黃運(yùn)紅，付學(xué)琴，龍中兒.抗性篩選在抗生素高產(chǎn)菌選育中的應(yīng)用[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011（12）：7248-7249+7377.

[3]姜伯玲.重離子輻照誘變選育纖維素酶高產(chǎn)菌株及其發(fā)酵工藝的研究[D].中國(guó)科學(xué)院研究生院（近代物理研究所），2016.