尼莫克汀(Nemadectin)是一种十六元大环内酯类抗生素,由蓝灰链霉菌Streptomyces cyaneogriseus sp. noncyanogenus经发酵过程生产。作为米尔贝霉素族的一员,尼莫克汀主要用于合成活性更强的农药兽药莫西克汀(Moxidectin)。本论文运用推理选育的方法筛选尼莫克汀高产菌株,然后运用正交设计方法对培养基和培养条件进行优化,确定了适合于高产菌株的发酵参数,为产业化生产提供参考。首先对尼莫克汀产生菌原始菌株进行两次纯化,使遗传性状稳定,以纯化后的菌株N-03-16为出发菌株,经紫外诱变进行推理选育。根据尼莫克汀的生物合成途径和代谢调节机理,选择乙酸钠、缬氨酸、缬氨酸氧肟酸和2-脱氧葡萄糖作为筛选压力,结合分离纯化,得到菌株N-09-20,产量达到77 mg/L,比原始菌株提高了4倍。同时对比了内源性前体诱导和结构类似物耐受的筛选效果。之后经过链霉素抗性筛选得到菌株N-11-37,产量达到99 mg/L,较出发菌株N-09-20提高了28.6%,由此建立了链霉素筛选模型。以N-11-37为出发菌株,经过4次自身代谢产物耐受,筛选得到高产菌株N-16-19,产量达到172 mg/L,比原始菌株提高了10倍,成功的应用了自身代谢调节突变筛选模型。对菌株N-16-19进行了遗传稳定性试验,经过5次传代后,结果表明该菌株有良好的遗传稳定性。对高产菌株N-16-19的发酵条件进行了优化,确定了一系列发酵工艺。经过配方优化之后,确定了新的斜面培养基和发酵培养基组成。在新的斜面培养基上,孢子形态为青灰色,圆形,菌丝产黄绿色色素。优化后的发酵配方为(g/L):葡萄糖20、乳糖30、麦芽糊精40、玉米淀粉20、蛋白胨2、黄豆饼粉4、棉籽饼粉8,CaCO3 3,pH 7.0,使用自来水配制。在新的发酵配方下,尼莫克汀的产量达到236 mg/L,比原始配方提高了67%。同时,确定了菌龄、接孢量、种龄、移种量和发酵温度等发酵过程参数,同时对溶氧要求进行考察,得知该菌株对溶氧水平要求很高。通过短链脂肪酸前体和氨基酸前体的添加,考察了尼莫克汀产生菌对前体的利用情况,并且确定在72 h、120 h、168 h分3次添加总量为0.2%的乙酸钠,以及在48 h、96 h、144 h分3次添加总量为0.3%的缬氨酸时,尼莫克汀的产量有大幅度增加。研究了在新的发酵工艺下尼莫克汀产生菌发酵过程中的产素变化,以及生物量、pH、总糖、还原糖和氨基氮的代谢变化。确定了发酵过程中,72 h开始产素,在96 h发酵液由棕黄色渐渐转为墨绿色,发酵192 h,尼莫克汀的产量达到最高,此时菌体形态呈现老化,中空,染色浅。在发酵过程中,当pH值超过7.5时,菌丝断裂,产素停止;当菌体浓度超过30%时,不利于产素。这些摇瓶发酵过程参数为工业化放大生产提供了参考。