全 文 ：吸水链霉菌 !!"#$%#&菌株产阿扎霉素 ’
发酵条件的优化
江 曙!，黄为一"!
（!# 南京中医药大学 药学院，南京 "!$$"%；"# 南京农业大学 微生物学系，南京 "!$$%&）
摘 要：通过碳源、氮源的单因子实验和正交实验，确定了吸水链霉菌 ’’()&")*菌株产阿扎霉素 +最佳的液体发
酵培养基组分（,，质量分数）：甘油 -#&，玉米粉 .，黄豆粉 !，蛋白胨 !，’/’0. $#&，’/*1 $#"，*/*0. $#.，2340-·56" 0
$#$&，7840- $#$&，96 5#&；阿扎霉素 +最佳的发酵条件：发酵前期温度 .$ :，起始 96 5#&；发酵后期温度 "; :，96
<#;；接种量 !$,，装液量 .$ =>?"&$ =>摇瓶，发酵时间 & @，最终阿扎霉素 +的产量达到 ! -.- =3?>，比原配方以及
原发酵条件提高了 5<,。
关键词：吸水链霉菌 ’’()&")*；阿扎霉素 +；发酵条件
中图分类号：A%.%B%" 文献标识码：C 文章编号：!<5" D .<5;（"$$-）$! D $$&. D $&
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吸水链霉菌 ’’()&"是由本研究室从土壤中分
离到的一株抗生素产生菌，能够产生一种胞外抗生
素———除莠霉素 C［!］和两种胞内抗生素———阿扎霉
素 +［"］和尼日尼亚菌素［.］。除莠霉素 C属于安莎环
类抗生素，具有广谱的除草活性；尼日尼亚菌素属于
聚醚类抗生素，对临床上的一些耐药菌具有抑制作
用；阿扎霉素 +是一种具有 *"对称结构的 !<元大
环内酯类抗生素，具有抗 G] 细菌、抗真菌、抗溃疡
以及杀线虫等多种生物活性。其中 ’’()&")*菌株
是将 ’’()&"菌株经过诱变育种而筛选的一株阿扎
霉素 +高产菌株。本论文报道了通过优化发酵工
艺，突破 ’’()&")*菌株固有的代谢调控机制，实现
阿扎霉素 +的定向积累。
! 收稿日期："$$.)!")"-
作者简介：江曙（!%5$)），男，讲师，研究方向为微生物发酵与酶工程，中药的生物技术。
第 "卷第 !期
"$$-年 "月
生 物 加 工 过 程
*HLS8V8 ERIOS/1 RW +LR9ORP8VV ^S3LS88OLS3
78YB "$$-
·&.·
万方数据
! 材料与方法
!"! 材 料
菌株：吸水链霉菌 ##$%&’%(菌株；
种子培养基：葡萄糖 &)（质量分数，下同），酵
母膏 *"&)，黄豆粉 +)，,- ."&；
发酵培养基：甘油 /"&)，玉米粉 +)，黄豆粉
!)，蛋白胨 !)，#0#1+ *"&)，#0(2 *"’)，(0(1+
*"+)，3451/·.-’1 *"*&)，6751/ *"*&)，,- ."&。
!"’ 方 法
!"’"! 培养方法
用接种环刮取一环 ##$%&’ 8 (菌株的孢子接
种于装有 &* 9:液体种子培养基的 ’&* 9:摇瓶中，
培养 ’ ;，再以 !*)的接种量接入装液量为 +* 9:的
’&* 9:三角瓶中，于 ’< =、!&* >?9@A旋转振荡培养
/ ;。
!"’"’ 还原糖的测定
+，&%二硝基水杨酸法［/］。
!"’"+ 氨态氮的测定
甲醛滴定法［&］。
!"’"/ 阿扎霉素 B的测定
按文献［C］方法进行。
!"’"& 生物量的测定
将发酵液于 / =、!’ *** >?9@A离心 & 9@A，收集
菌体，用吸水纸吸干残余水分后称湿重。
" 结 果
’"! 碳氮源对阿扎霉素 B生产的影响
在原有发酵培养基的基础上，对其中的碳源和
氮源进行单因子试验。结果表明二糖明显不利于阿
扎霉素 B的形成；单糖中，葡萄糖和甘露醇的效果
较好；多糖普遍有利于阿扎霉素 B的形成，其中甘
油和玉米淀粉的作用尤为突出（表 !）。甘油作为一
种三碳单位，一方面可作为起调节作用的分解代谢
物，应用甘油作为碳源后可解除葡萄糖的阻遏效应；
另一方面，甘油也可以在一系列酶的作用下，通过糖
酵解途径形成丙酮酸，由丙酮酸转变为乙酰 (DE，为
阿扎霉素 B的合成提供碳骨架，同时乙酰 (DE也可
以进入聚酮体合成途径，直接掺入到阿扎霉素 B的
分子中，文献中也曾报道乙酸盐是阿扎霉素 B的前
体之一［.］。淀粉的作用可能是由于淀粉在菌体分泌
的淀粉酶的作用下可被最终降解为葡萄糖，这样可
以避免葡萄糖效应，因此在发酵工业中淀粉常被用
来作为一种缓效性碳源，促进微生物次级代谢产物
的生产。
表 ! 不同碳源对阿扎霉素 B合成的影响
F0G27 ! HII7JK DI ;@II7>7AK J0>GDA LDM>J7 DA 0N02D9OJ@A B LOAKP7L@L
种 类 产量?94·:8 !
葡萄糖 C!+
$%木糖 /Q/
乳糖 ’’+
甘露醇 &Q+
麦芽糖 ’&’
蔗糖 !<.
甘油 Q’Q
玉米粉 .*+
玉米淀粉 <&Q
在无机的铵态盐、硝态盐中，#0#1+的作用效果
最好，阿扎霉素 B的效价达到 .&& 94?:。菌体一般
对氨态氮的利用快，因为氨态氮可以直接合成细胞
含氮物质，而硝态氮必须先经还原成氨态氮，再被利
用（#1+ 8 %#1’ 8 %#-’1-%#-+），因此硝态氮可避免氨
态氮对阿扎霉素 B合成所产生的阻遏，硝酸盐还可
以通过诱导某些抗生素合成所需要的酶系，从而提
高抗生素的产量［<］。在复杂营养物质中，蛋白胨和
黄豆粉的效果最好（表 ’）。
表 ’ 不同氮源对阿扎霉素 B合成的影响
F0G27 ’ HII7JK DI ;@II7>7AK A@K>D47A LDM>J7 DA 0N02D9OJ@A B LOAKP7L@L
种 类 效价?94·:8 !
#-/(2 /（#-/）’ 51/ CQ.
#0#1+ .&&
#-/#1+ /Q*
乙酸铵 ’!+
酵母膏 +C’
酪蛋白 +!+
蛋白胨 ! ***
黄豆粉 ! !**
’"’ 碳、氮源的正交设计实验
通过碳源、氮源的单因素实验，将对阿扎霉素 B
生产效果较好的葡萄糖、甘油、玉米淀粉、#0#1+、黄豆
粉和蛋白胨进行正交试验，确定它们最适宜的配比，
·&/· 生物加工过程 第 ’卷第 !期
万方数据
选取 !!"（#$）正交表，结果见表 #、表 %、表 &和表 ’。
从极差 " 值可判断 (和 )因素对阿扎霉素 *
的合成为主要影响因素，其它各因素对阿扎霉素 *
的合成影响程度顺序如下：( + ) + , + * + - + .；从
(值来看，(、)和 ,的结果差异极显著，*的结果显
著差异，-和 .对结果的影响不显著，根据这两个指
标可确定最佳的组合条件应该是 ,!*#-!.!)!(!。为
了检测正交试验结果及分析的可靠性，又进行了重
复性验证，阿扎霉素 *的平均效价达到 ! /&$ 0123，
这比对照的产量提高了 &!4#5。
表 # 正交设计因素表
6789: # 6;: <7=>?@ >789: ?< ?@>;?1?A79 B:CD1A
水平
,
葡萄糖
*
甘油
-
玉米粉
.
硝酸钠
)
黄豆粉
(
蛋白胨
! E !4&5 #5 E4&5 !5 !5
/ !5 #5 %5 !5 /5 /5
# /5 %4&5 &5 !4&5 #5 #5
表 % 正交设计实验表及结果
6789: % F:CG9>C ?< >;: ?@>;?1?A79 B:CD1A >:C>
因素 , * - . ) (
H! ’/#4% %EE4% &&I4$ &%!4’ ’’$4/ $&’4/
H/ %I"4$ &%%4’ &E&4! &/"4/ &&%4I &!"4$
H# #$’4& &’ %##4I %/"4I /$’4’ //#4"
F /%’4I !/ !/&4$ !!/4$ #IE4$ &#/4#
表 & 正交实验结果方差分析表
6789: & J7@D7A=: 7A79KCDC ?< ?@>;?1?A79 >:C>
变异
来源
自由度
（.(）
平方和
（LL）
均方
（ML）
#值
区组 / " /%#4II’ % !/!4II" E4!!
, / &%" "&/4$$% /$% %/’4#"$ $4%’!!
* / /"& I&E4## !%/ I$&4!’& #4""!
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( / / &’E /$E4## ! /"E !#&4!’& #%4"E!!
! #（#I，/）E4E& N #4/% !! #（#I，/）E4E! N &4!"
/4# 金属元素对吸水链霉菌 OO.P&/P-产阿扎霉素
*的影响
金属离子对酶的作用主要有两种方式［I］：一是
作为酶的辅助因子，它们本身无催化作用，但一般在
酶促反应中可转移电子、原子或某些功能基的作用；
二是作为激活剂起作用。本实验共进行了 !E 种金
属离子不同质量分数对 OO.P&/P-菌株产阿扎霉素
*的影响（表 $）。其中 -G/ Q对阿扎霉素 *的合成有
抑制作用，(:/ Q、(:# Q及 LA/ Q对阿扎霉素 *合成的促
进作用比较明显，尤其是 E4E&5 (:/ Q可使阿扎霉素
*的产量达到 ! #/& 0123。
表 ’ 正交实验结果的验证
6789: ’ J:@DD?A ?< >;: @:CG9>C ?< ?@>;?1?A79 >:C>
试验号 产量201·3R !
! ! !I&
/ ! #!$
# ! #I%
% ! !/#
对照 "#!
表 $ 不同金属离子对阿扎霉素 *合成的影响
6789: $ )<<:=> ?< BD<<:@:A> D?AC ?A 7S79?0K=DA * 8D?CKA>;:CDC
金属
离子
金属离子质量分数
E4E!5 E4E/&5 E4E&5 E4!5 E4/5
产 量201·3R !
M1/ Q $## ’$/ ’#/ %"! %’/
HQ &I# &!E %’$ %’/ #I"
-G/ Q &$E &I/ ’#’ !E& $$
TA/ Q "&! &#% %#E #!I !!E
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(:/ Q ! E$E ! !!% ! #/& ! !I/ /’#
LA/ Q ’’I II% !!#& /#" !I!
-?/ Q I$/ $E’ /’/ %$ ’E
/4% 吸水链霉菌 OO.P&/P-菌株生长曲线的测定
在确定了阿扎霉素 *摇瓶发酵的合适的碳、氮
源基础上，进行了 OO.P&/P- 菌株生长特性以及阿
扎霉素 *生物合成动态变化的研究。将 OO.P&/P-
菌株进行摇瓶发酵的第 / B，菌丝体就出现明显的分
枝，菌丝体粗壮，成网状结构；发酵第 # B，开始出现
次级分枝；发酵第 % B，菌丝体开始出现自溶；发酵第
& B，菌丝体开始变细，出现部分自溶现象；发酵第
’ B以后，菌丝体几乎都变成透明状，大部分都已自溶。
同时每隔 !/ ;取样分别测定产量、湿重、UV、还原糖以
及氨态氮的动态变化（图 ! W #）。发酵至 !E" ;，还原糖
和氨态氮的浓度都降至最低值，相对湿重在发酵至
I’ ; 达到最大值，产量在发酵至 !/E ; 达到最大
（! #’/ 0123），在发酵后期，由于菌体的自溶，而导致
/EE%年 /月 江 曙等：吸水链霉菌 OO.P&/P-菌株产阿扎霉素 *发酵条件的优化 ·&&·
万方数据
还原糖和氨态氮的浓度以及 !"都有不同程度的升
高，相对湿重有下降的趋势。
图 # !"的动态变化
$%&’# ()*+,%- -.+*&/ 01 !" %* 2%34%5 1/6,/*7+7%0*
—!—效价 —"—相对湿重
图 8 阿扎霉素 9产量及菌体相对湿重的动态变化
$%&’8 ()*+,%- -.+*&/ 01 +:+20,)-%* 9 !6054-7%0* +*5 6/2+7%;/2)
> %* 2%34%5 1/6,/*7+7%0*
—!—还原糖 —"—氨态氮
图 ? 还原糖和氨态氮的动态变化
$%&’ ? ()*+,%- -.+*&/ 01 6/54-%*& >4&+6 +*5 @"A B C@ %* 2%34%5
1/6,/*7+7%0*
8DE !"值对阿扎霉素 9产量的影响
通过比较 F种起始 !"值对阿扎霉素 9产量的
影响（图 A），结果表明当 !"值为 GDE时，阿扎霉素 9
的产量最高，达到 # ?FG ,&HI；同时在起始 !"值为
GDE，发酵至 G8 .后分别调节发酵液的 !"值（图 E），
当 !"值为 FDJ时，阿扎霉素 9的产量达到最高，这
与生长曲线测定中 !"值的动态变化相一致，即发
酵至 G8 . 后，发酵液中的 !"值基本上保持在 FDJ
左右。在发酵后期，随着 !"的提高，阿扎霉素 9的
产量有显著的下降。
图 A 起始 !"对阿扎霉素 9生产的影响
$%&’A K11/-7 01 %*%7%+2 !" 0* +:+20,)-%* 9 !6054-7%0*
图 E 发酵后期不同 !"对阿扎霉素 9生产的影响
$%&’E K11/-7 01 5%11/6/*7 !" 0* +:+20,)-%* 9 !6054-7%0* +7 2+7/
1/6,/*7+7%0*
8DF 溶解氧对阿扎霉素 9产量的影响
在体积为 8EL ,I的三角瓶中装入不同体积的
培养基，以考察溶解氧对阿扎霉素 9生产的影响，
装液量少，有利于阿扎霉素 9的生产，这是由于装
液量少，溶解氧多，有利于菌体的生长及其代谢活
动。当装液量为 ?L ,IH瓶，阿扎霉素 9的产量达到
# A88 ,&HI（图 F）。
图 F 溶解氧对阿扎霉素 9生产的影响
$%&’F K11/-7 01 5%>>02;/5 0M)&/* 0* +:+20,)-%* 9 !6054-7%0*
8DG 接种量对阿扎霉素 9产量的影响
将种龄为 AJ .的种子液分别接种到发酵摇瓶
·EF· 生物加工过程 第 8卷第 #期
万方数据
中，当接种量超过 !"#以上时，阿扎霉素 $的产量
出现了明显的下降，其中以 !"#的接种量效果最
好，阿扎霉素 $的产量达到 ! %&’ ()*+（图 ,）。究其
原因，可能是由于接种量过大，导致菌体繁殖过快，
发酵液的粘度增加，溶氧不足，不利于阿扎霉素 $
的生物合成。
图 , 接种量对阿扎霉素 $产量的影响
-.)/, 011234 51 .653787( 56 9:985(;3.6 $ <=5>734.56
&?@ 温度对阿扎霉素 $生产的影响
起始温度为 &@ A有利于阿扎霉素 $的生产，产
量达到 ! B’C ()*+（图 @）；同时在发酵前期（,& D以
前）保持发酵温度为 B" A，,& D后分别将温度调整
为 &%、&E、&@、B" A，发现发酵温度为 &@ A时，阿扎
霉素 $的产量为 ! %B% ()*+（图 C）。因此本研究表
明，将发酵前期温度为 B" A，发酵后期温度调节为
&@ A将有利于阿扎霉素 $的生产，一方面这是由于
发酵前期较高的温度有利于菌体的大量繁殖，另一
方面在发酵后期可能是由于与阿扎霉素 $ 合成有
关酶活性的发挥要求较低的温度。
图 @ 起始温度对阿扎霉素 $生产的影响
-.)/@ 011234 51 .6.4.98 42(<2=47=2 56 9:985(;3.6 $ <=5>734.56
图 C 发酵后期不同温度对阿扎霉素 $生产的影响
-.)/C 011234 51 >.112=264 42(<2=947=2 56 9:985(;3.6 $ <=5>734.56 94
8942 12=(26494.56
! 讨 论
本研究通过采用正交设计法确定了适宜的碳氮
源种类及其比例。并在此基础上进行了吸水链霉菌
FFGH’&HI菌株发酵条件的优化，阿扎霉素 $的产量
出现了大幅度的提高。因此对于多组分抗生素产生
菌代谢调节的研究，通过控制发酵条件，可以实现某
一组分的定向积累，从而有利于后续的提取与纯化。
此外，在研究过程中发现甘油对阿扎霉素 $的合成
有着非常明显的促进作用，其是否作为阿扎霉素 $
合成的结构单元还有待于进一步的研究。
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