外源脂肪酸组合对肉桂链霉菌生产莫能菌素的影响及其发酵优化研究

为解决莫能菌素(monensin)工业生产中产量不足的问题，研究人员系统评估了植物油中脂肪酸对Streptomyces cinnamonensis生长及次级代谢的影响。通过比较大豆油、橄榄油等六种植物油及四种关键脂肪酸（油酸、亚油酸、硬脂酸、棕榈酸）的作用，发现优化组合（1.38%油酸+2.78%亚油酸+0.31%硬脂酸+0.50%棕榈酸）可使莫能菌素效价提升至15.0 g/L，10-L罐分批补料发酵进一步达到26.71 g/L，较传统大豆油工艺提高10%以上。该研究为工业上合理选择植物油品种提供了理论依据。

　　

在畜牧业和医疗领域，莫能菌素(monensin)作为广谱抗球虫剂和抗癌药物前体，市场需求持续增长。然而，其唯一生产途径——肉桂链霉菌(Streptomyces cinnamonensis)发酵存在效价低、成本高的问题。尽管代谢工程通过改造合成基因簇、调控甲基丙二酰辅酶A(methylmalonyl-CoA)代谢流等手段提升了产量，但基因修饰菌株存在安全风险和市场准入限制。因此，江南大学的研究团队另辟蹊径，从发酵工艺优化入手，聚焦植物油中脂肪酸组分对菌体生长和次级代谢的调控作用。

研究采用响应面法优化培养基，结合10-L罐分批补料发酵技术。关键实验包括：比较6种植物油（大豆油、橄榄油等）对发酵的影响；通过气相色谱分析脂肪酸组成；采用Plackett-Burman设计筛选关键脂肪酸；通过中心复合设计优化四种脂肪酸配比。

Effect of different vegetable oils on monensin production
实验发现，添加植物油均能提高莫能菌素产量，其中大豆油效果最佳（提升10倍），其次为橄榄油、花生油等。脂肪酸组成分析揭示油酸(oleic acid)、亚油酸(linoleic acid)、硬脂酸(stearic acid)和棕榈酸(palmitic acid)是主要活性成分。

Optimization of fatty acid combinations
通过实验设计确定最优配比：1.38%油酸+2.78%亚油酸+0.31%硬脂酸+0.50%棕榈酸，使效价达15.0 g/L。机制研究表明，这些脂肪酸通过β-氧化途径生成乙酰辅酶A(acetyl-CoA)，进而转化为甲基丙二酰辅酶A——这是聚酮类抗生素合成的关键前体。

Scale-up verification
在10-L发酵罐中验证优化方案，最终效价达26.71 g/L，较传统大豆油工艺提升超10%。发酵过程中pH和菌体量保持稳定，说明优化组合既促进次级代谢又不影响菌体生长。

该研究首次系统解析了植物油中特定脂肪酸组合对莫能菌素合成的协同促进作用。相较于单一植物油，定制化脂肪酸配方能更精准调控甲基丙二酰辅酶A代谢流，避免过量添加导致的碳源浪费。成果发表于《Process Biochemistry》，为工业发酵中植物油品种选择提供了科学依据，同时为其他聚酮类抗生素的产量提升策略提供了新思路。值得注意的是，研究中发现的四种脂肪酸最佳配比可能具有菌株特异性，后续研究可结合转录组学进一步揭示其分子机制。