引言
硫酸链霉素是一种氨基糖苷类抗生素，具有广谱的抗菌作用，而灰色链霉菌可以天然生物合成硫酸链霉素。

本次实验采用野生型灰色链霉菌在4联500mL CloudReady云平台平行生物反应器上进行了发酵工艺参数的快速优化。经过9天的发酵培养得出最有培养参数，即培养温度30℃，pH 7.2，DO 40%。在此条件下发酵122h时硫酸链霉素效价达到了10110.14 U/mL，高效的将硫酸链霉素的含量提高了2.5倍以上。同时验证了CloudReady在平行性、高通量、自动化过程控制方面可以为实验人员提供高效支持，快速进行工艺优化和菌株筛选。

材料设备及实验过程

菌株：
野生灰色链霉菌：菌株编号GDMCC 4.19，购自广东省微生物菌种保藏中心。

设备：
4联CloudReady云平台生物反应器
P1型紫外可见分光光度计

图1  4联CloudReady® 500mL发酵培养中

工艺参数和控制策略：
培养过程中以转速持续下降作为判断底物营养耗尽的拐点，开启补料控制。

表2 DO梯度优化实验工艺参数设置

图2 R1-R4罐台批次生长过程控制DO_AGIT变化曲线

实验结果
从四个罐台的生长曲线可以看出各罐台硫酸链霉素的效价都呈先增加后下降的趋势。
其中在R3罐台（DO 40%）呈现了最高的硫酸链霉素效价，在发酵122h有最优的硫酸链霉素效价为10110.14 U/mL，此时OD600为29.4，湿重为290.4mg/L。
122h后随着发酵的进行灰色链霉菌的细胞密度OD600虽然还继续呈递增的状态，但是硫酸链霉素的效价则呈下降趋势。

图3 R1-R4罐台批次生长曲线

图4 R1-R4罐台批次湿重趋势曲线

图5 R1-R4罐台批次硫酸链霉素效价趋势曲线

结论及后续优化方向
本案例通过对灰色链霉菌发酵培养过程中不同DO梯度条件的优化，得到发酵过程中控制合适的DO水平（40%）有利于灰色链霉菌硫酸链霉素的表达，过高或过低的DO控制水平都会影响灰色链霉菌对硫酸链霉素的生产表达。

但是细胞密度的逐渐增加并不一定有利于硫酸链霉素效价的提升，可能原因为培养体系营养物质浓度过高，会导致菌体生长过度和菌丝体大量形成，从而延迟了细胞静止期的到来，抑制了抗生素的生产。

后期可以通过进一步的优化发酵过程中菌株营养物质的消耗、代谢调控等手段来提升硫酸链霉素的效价。

迪必尔应用技术与工程研究中心 石兴利 供稿