埃博霉素B发酵与分离集成技术研究：优化与动力学模型

本研究聚焦于"网络技术-系统集成"领域，特别是针对埃博霉素B这种重要的抗生素的分离发酵耦联集成制备技术进行深入探讨。埃博霉素B是粘细菌产生的次级代谢产物，具有显著的抗癌特性，因其独特的抗癌机制，有可能成为紫杉醇之后的经济高效抗肿瘤药物。然而，由于生产菌株纤维堆囊菌的培养难题以及发酵过程的复杂性，使得埃博霉素B的工业化生产仍面临挑战。 论文首先回顾了埃博霉素B的基础背景和潜在市场价值，强调了其在癌症治疗中的重要地位。研究者针对5L发酵罐的发酵工艺进行了深入优化，通过在摇瓶试验优化成果的基础上，优化了接种量、搅拌转速、空气流量等关键参数，最终确定了9%的接种量、180r/min的搅拌速度和3.5L/min的空气流量，以及使用AntifoamB消泡剂，实现了24.0mg/L的埃博霉素B产量。 研究进一步采用非线性拟合方法，构建了埃博霉素B发酵过程中菌体生长、产物生成和底物糖消耗的数学模型，这些模型的R2值高，分别达到0.997、0.987和0.990，表明模型拟合精准。通过实验验证，模型的相对误差控制在2.47%、4.32%和4.56%以内，证明了模型的有效性和实用性。 为了实现高效的分离和回收，研究还设计了一种基于大孔吸附树脂XAD-16的耦联发酵设备。非极性树脂XAD-16展现出对埃博霉素B的高度吸附性能，经过3次有效回收后仍有良好的吸附能力。在层析柱实验中，确定了上样液的最佳浓度为2.0mg/mL，流速为1.0mL/min。随着上样液体积的增加，当达到480mL时，开始出现流出液中埃博霉素B的泄漏。洗脱步骤采用甲醇作为溶剂，体积分数为75%，流速保持在1.0mL/min。 这项研究不仅优化了埃博霉素B的发酵工艺，还开发了一种集成制备技术，为后续的大规模工业化生产提供了科学依据和技术路线。这一系列成果对于提升埃博霉素B的生产效率，降低生产成本，并推动其商业化应用具有重大意义。