[发明专利]一种提高青霉素产量的物理刺激方法

说明书

本发明公开了一种提高青霉素产量的物理刺激方法。它包括如下步骤：1)制备大气压低温等离子体活化水PAW，进一步形成大气压低温等离子体活化固态培养基PASM以及大气压低温等离子体活化微泡PAB；2)将土壤分离所得的产黄青霉菌悬液接种于PASM，置于培养箱培养；3)将2)中培养完成的PASM制成产黄青霉菌孢子溶液，加入PAB后用纳秒脉冲功率技术刺激处理；4)将步骤1)中制备得到的PAW，基于剂量自动控制方法通过点滴方式加入到含有经过步骤3)处理过的产黄青霉菌孢子溶液的培养基中进行发酵，使得青霉素产量得到提高。本发明采用等离子体技术和纳秒脉冲电场技术干预产黄青霉，有效上调pcbAB，pcbC和penDE的表达，同时显著缩短产黄青霉的生长周期，大幅度提高青霉素产量。

技术领域

本发明涉及一种提高青霉素产量的方法，属于生物技术领域。

背景技术

青霉素是由一种产黄青霉产生的一类天然的抗生素，具有抗菌谱广、疗效高、毒性低的特点，被收录于世界卫生组织基本药物标准清单中，是目前人类最有效和最安全的基本健康药物之一。目前，关于提高青霉素发酵产量及缩短发酵周期的主要技术手段包括：诱变选育高产菌株；基因工程定向获取高产菌株；优化菌株发酵环境条件，提高菌株发酵产量。然而，现有的技术手段在实际应用中都存在着不少固有缺点。诱变选育的问题在于遗传负荷过重以及菌株的耐药性提高所引起的正向突变骤减甚至消失，从而导致难以选育出新的高产菌株。基因工程的问题在于严重依赖于有效的基因靶点，由于基因靶点数量的限制使得构建成熟稳定的工程菌愈发困难。菌株发酵环境条件优化的问题在于优化上限的存在，对于某一确切的菌株而言，当外界因素达到最优组合时将无法再继续优化以进一步提高发酵产量、缩短发酵周期。对于已经经过长时间增产研究的产黄青霉而言，上述问题格外突出，已经成为制约青霉素工业发展的一个重大瓶颈问题。

纳秒脉冲电场(nsPEF)技术作为脉冲功率技术的延伸和发展，具有高场强(kV/cm)、短脉宽(ns)、低热效应(J/cc)、高瞬时功率(mWatts)的特点，能够在极短时间内将电场能量释放到靶细胞，从而触发一系列生物学效应，包括了激活血小板凝集酶，促进血小板快速凝集，从而加速伤口愈合速度；引起DNA损伤、改变线粒体膜电位、激活线粒体凋亡通路，导致细胞凋亡；调节Wnt/β-catenin信号通路，提高原代软骨细胞的增殖速率。更为重要的是，纳秒脉冲电场还能够调控细胞内钙离子浓度，进而影响细胞生长与代谢活动。

等离子体活化水(PAW)是等离子体技术的延伸和发展，是通过等离子体装置激发处理溶液后得到的富含各种活性自由基的溶液。由于富含各种自由基，PAW具有出众的氧化杀菌能力，能够有效延长果蔬保存时间，去除果蔬表面残留的农药，在医学和食品领域得到了广泛的应用。最近的研究表明，PAW具有剂量效应，能够促进细胞增殖、调控植物生长，表现为高浓度下的PAW能够灭活细菌病毒，抑制种子萌发、而相对低剂量下的PAW则能够促进酵母细胞的增殖，促进种子萌发。

发明内容

本发明的目的是提供一种提高青霉素产量的物理刺激方法，采用纳秒脉冲功率技术和等离子体技术处理产黄青霉孢子能有效上调与青霉素合成密切相关的基因pcbAB、pcbC和penDE的表达量，促进青霉素的合成；同时，还能够显著缩短青霉素的发酵周期，大幅度提高青霉素的产量。

本发明提供的提高青霉素产量的物理刺激方法，包括如下步骤：1)制备大气压低温等离子体活化水PAW，进一步形成大气压低温等离子体活化固态培养基PASM以及大气压低温等离子体活化微泡PA3；2)将土壤分离所得的产黄青霉菌悬液接种于PASM，置于培养箱培养；3)将2)中培养完成的PASM制备形成产黄青霉菌孢子溶液，加入PAB后用纳秒脉冲功率技术刺激处理；4)将步骤1)中制备得到的PAW，基于剂量自动控制方法通过点滴方式加入到含有经过步骤3)处理过的产黄青霉菌孢子溶液的培养基中进行发酵，使得青霉素产量得到提高。