Bacillus amyloliquefaciens ES-2-4產抗菌脂肽的發(fā)酵條件優(yōu)化及發(fā)酵動力學研究.pdf

1、抗菌脂肽一般是革蘭氏陽性芽孢桿菌產生的代謝產物，其種類繁多、結構復雜，具有許多特殊的生物活性.抗菌脂肽由于具有可生物降解、不會造成污染、無毒或低毒等優(yōu)點，在工農業(yè)生產中已經得到了較為廣泛的應用。然而，由于抗菌脂肽的發(fā)酵水平較低，導致成本太高，限制了抗菌脂肽的工業(yè)化生產和應用。因此，尋找能夠提高抗菌脂肽產量、降低生產成本的途徑已成為亟待解決的重要任務。本研究在實驗室前期研究工作的基礎上，對Bacillus amyloliquefacien

2、sES-2-4在5L反應器中的發(fā)酵條件進行了優(yōu)化，并對其發(fā)酵動力學進行了研究，同時初步探討了在發(fā)酵過程中病原菌對抗菌脂肽產量的影響，旨在為抗菌脂肽的工業(yè)化生產提供理論依據。主要研究結果如下：
　　 1.Bacillus amyloliquefaciens ES-2-4在5L發(fā)酵罐中產抗菌脂肽發(fā)酵條件的優(yōu)化。通過單因素試驗確定發(fā)酵溫度、接種量、通氣量和攪拌轉速為影響B(tài)acillus amyloliquefaciens ES-2-4

3、抗菌脂肽產量的因素。采用四因素三水平正交試驗法(L34)進一步對發(fā)酵條件進行優(yōu)化。結果表明，四個因素對抗菌脂肽產量的影響大小依次為：A(溫度)＞C（通氣量）＞B(接種量)＞D(攪拌轉速)；得到最佳條件為：溫度30℃，接種量5％，通氣量2.5 L/min，攪拌轉速250 rpm。在此條件下抗菌脂肽產量達到512.8 mg/L。
　　 2.Bacillus amyloliquefaciens ES-2-4發(fā)酵過程動力學的研究。實驗分

4、別采用Logistic方程、Luedeking-Piret方程和類似于Luedeking-Piret方程的公式來描述抗菌脂肽發(fā)酵過程中菌體生長情況、抗菌脂肽Surfactin的產出過程和基質葡萄糖的消耗情況，采用SAS統計軟件根據試驗值求取出各個方程和公式中的參數，并擬合出以下各個變量的變化過程。
　　 (1)發(fā)酵菌株ES-2-4的菌體生長動力學方程為
　　 X=0.4423e0.0915t/(1.9455+0.2056

5、e0.0915t)
　　 R2=0.9826，該方程對發(fā)酵過程中后期菌體濃度的擬合效果較為理想，對發(fā)酵前期菌體濃度的擬合效果較為一般。
　　 (2)產物Surfactin合成動力學方程為
　　 P=368.125*ln（（1.9455+0.2056e0.09151)/2.1511)+375.4184434/(1.9455+0.2056e0.0915t)-151.3063
　　 R2=0.868，該方程對S

6、urfactin發(fā)酵生產過程的擬合效果較為一般，體現在發(fā)酵初期計算值與試驗值之間的誤差很大，但發(fā)酵中后期誤差大大減小。
　　 (3)基質葡萄糖消耗動力學方程為
　　 S=43.0016-27.7302[X-0.2056]+2.5655ln[1-0.09558(1-e0.0915t)]
　　 R2＝0.9891，該方程對底物葡萄糖消耗過程的擬合效果較好，對生產實踐具有一定的指導意義.
　　 3.誘導菌對菌株

7、ES-2-4產抗菌脂肽的影響。結果表明，發(fā)酵10 h后添加大腸桿菌培養(yǎng)液，當添加濃度較低時對Surfactin誘導效果最好，在添加量為12.5ml/L時，Surfactin濃度最高，為681.1 mg/L，比對照組提高27.1％；對Fengycin而言，大腸桿菌培養(yǎng)液的誘導作用更明顯，當添加量為12.5 ml/L時，Fengycin濃度為1432mg/L，添加量為37.5 ml/L時，Fengycin濃度為1532 mg/L，分別提高4

8、4.6％和54.7％。發(fā)酵20 h后添加活性病源菌，也是濃度較低時Surfactin產量高，當添加濃度為12.5 ml/L時，Surfactin濃度最高，達到733.1 mg/L，較對照組提高34.5％; Fengycin濃度變化規(guī)律與Surfactin一致，也是在誘導菌濃度為12.5 ml/L時濃度達到最高，為1777 mg/L，提高39.6％。發(fā)酵10 h添加滅活的大腸桿菌，發(fā)現誘導效果遠沒有活菌的誘導效果好。其中，Surfacti