張麗姣,曾 艷,張 穎,宋 詼,賈士儒,孫媛霞,*

(1.天津科技大學(xué)生物工程學(xué)院,天津 300457;2.中國(guó)科學(xué)院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所,天津 300308)

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解淀粉芽孢桿菌胞外多糖發(fā)酵條件的優(yōu)化

張麗姣1,2,曾 艷2,張 穎2,宋 詼2,賈士儒1,孫媛霞2,*

(1.天津科技大學(xué)生物工程學(xué)院,天津 300457;2.中國(guó)科學(xué)院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所,天津 300308)

解淀粉芽孢桿菌PB6可以生產(chǎn)胞外多糖,通過(guò)單因素和響應(yīng)面實(shí)驗(yàn),對(duì)其進(jìn)行發(fā)酵優(yōu)化研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,最優(yōu)發(fā)酵培養(yǎng)基:蔗糖濃度400g/L、酵母粉2.5g/L、NaCl 10g/L、pH7.0;發(fā)酵條件為:接種量4%、溫度30℃、轉(zhuǎn)速150r/min、發(fā)酵時(shí)間26h。在此條件下發(fā)酵的解淀粉芽孢桿菌胞外多糖的產(chǎn)量可高達(dá)104.37g/L。

解淀粉芽孢桿菌,胞外多糖,響應(yīng)面法,發(fā)酵優(yōu)化

基于其安全優(yōu)良的理化性能,以及產(chǎn)糖周期短、自然因素干擾小、產(chǎn)品容易分離的生產(chǎn)優(yōu)勢(shì),微生物多糖在工業(yè)上受到日益重視,已作為穩(wěn)定劑、膠凝劑、成膜劑、乳化劑等被廣泛應(yīng)用于食品、石油、制藥、化妝品等領(lǐng)域。目前市售微生物多糖包括黃原膠、結(jié)冷膠、短梗霉多糖等[1-4]。近年來(lái)微生物多糖生產(chǎn)的研究熱點(diǎn)主要集中在篩選產(chǎn)多糖的安全優(yōu)良菌種與發(fā)酵條件優(yōu)化提高多糖產(chǎn)率上。

解淀粉芽孢桿菌屬于公認(rèn)安全(Generally Recognized As Safe,GRAS)菌株[5],不同來(lái)源的解淀粉芽孢桿菌產(chǎn)生的胞外多糖(EPS)具有不同的理化性質(zhì)和生物活性。如來(lái)源于解淀粉芽孢桿菌LPL061的EPS具有良好的流變性、乳化性和熱穩(wěn)定性,還能進(jìn)行免疫調(diào)節(jié)[6];來(lái)源于冬麥的解淀粉芽孢桿菌分泌的EPS能夠抑制胃癌細(xì)胞MC-4和SGC-7901生長(zhǎng)活性[7],由此可見(jiàn)解淀粉芽孢桿菌胞外多糖在食品、醫(yī)藥行業(yè)具有廣闊的應(yīng)用前景。然而,較低的產(chǎn)量會(huì)限制解淀粉芽孢桿菌多糖的潛在應(yīng)用發(fā)展。如李彥巖對(duì)解淀粉芽孢桿菌LPL061進(jìn)行發(fā)酵優(yōu)化后多糖產(chǎn)量?jī)H為4.46g/L[8];張紅霞對(duì)產(chǎn)果聚糖的Cellulomonassp. GJT07進(jìn)行發(fā)酵優(yōu)化后多糖產(chǎn)量為15g/L[9]。因此,在開(kāi)發(fā)解淀粉芽孢桿菌多糖新功能的同時(shí),如何優(yōu)化其生產(chǎn)條件提高產(chǎn)量也備受關(guān)注。

為進(jìn)一步促進(jìn)解淀粉芽孢桿菌胞外多糖的深入研究與工業(yè)生產(chǎn)開(kāi)發(fā),針對(duì)本實(shí)驗(yàn)室獲得的一株能夠分泌多糖的解淀粉芽孢桿菌PB6,先通過(guò)單因素實(shí)驗(yàn)選取實(shí)驗(yàn)因素與水平,再運(yùn)用響應(yīng)面分析方法(Response Surface Analysis,RSA)對(duì)PB6產(chǎn)胞外多糖發(fā)酵條件進(jìn)行優(yōu)化,以期提高PB6的多糖產(chǎn)量。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

解淀粉芽孢桿菌PB6由中科院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所工業(yè)酶重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室篩選。

種子培養(yǎng)基:胰蛋白胨10g/L,酵母粉5g/L,NaCl 10g/L;基礎(chǔ)培養(yǎng)基:葡萄糖20g/L、胰蛋白胨10g/L、NaCl 10g/L、ddH2O 1L,115℃滅 20min;其他試劑均為國(guó)產(chǎn)分析純。

UV-1800紫外分光光度計(jì) 日本島津公司;IS-RDD3臺(tái)式恒溫振蕩器 河南兄弟儀器設(shè)備有限公司;FE20實(shí)驗(yàn)室pH計(jì) 梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司;D-37520離心機(jī) 美國(guó)Thermo公司;IKA RV10旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀、IKA HB10數(shù)顯/控制加熱鍋 德國(guó)IKA集團(tuán)/艾卡(廣州)儀器設(shè)備有限公司;SHZ-D(Ⅱ)循環(huán)水式真空泵 河南省予華儀器有限公司;FD-1-50真空冷凍干燥機(jī) 北京博醫(yī)康實(shí)驗(yàn)儀器有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 培養(yǎng)方法 菌種活化:取-80℃低溫保存的菌種,解凍后取20μL菌液接種于5mL液體LB培養(yǎng)基試管中,37℃、200r/min活化12h,再以1%的接種量接種于種子培養(yǎng)基,37℃恒溫培養(yǎng)箱培養(yǎng)9h,作為發(fā)酵種子液。

1.2.2 解淀粉芽孢桿菌PB6的EPS提取 PB6菌株發(fā)酵液經(jīng)8500r/min離心15min,去除菌體與雜質(zhì),上清液中加入3倍體積無(wú)水乙醇,4℃過(guò)夜沉淀,離心除上清,沉淀復(fù)溶后,去離子水透析3d,每隔8h換水,收集透析液,將透析液定容至一定體積,備用。

1.2.3 胞外多糖含量的測(cè)定 以葡萄糖為標(biāo)品,采用苯酚-硫酸法[10]測(cè)定1.2.2所得的透析液中多糖含量。

1.2.4 解淀粉芽孢桿菌PB6產(chǎn)EPS單因素實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.2.4.1 碳源種類(lèi)及濃度對(duì)EPS產(chǎn)量的影響 分別以20g/L的蔗糖、麥芽糖、乳糖、半乳糖、果糖、木糖替代基礎(chǔ)培養(yǎng)基中的葡萄糖,其他成分不變,以蔗糖為對(duì)照。以2%的接種量于37℃、200r/min條件下培養(yǎng)24h,以EPS產(chǎn)量為指標(biāo),確定最適碳源。以200、250、300、350、400、450、500g/L的濃度添加蔗糖到LB液體培養(yǎng)基,作為發(fā)酵培養(yǎng)基,其余發(fā)酵條件同上,以EPS產(chǎn)量為指標(biāo),確定最適蔗糖濃度。

1.2.4.2 氮源種類(lèi)及濃度對(duì)EPS產(chǎn)量的影響 分別以10g/L的牛肉膏、酵母粉、蛋白胨、尿素、硫酸銨、檸檬酸三銨替代基礎(chǔ)培養(yǎng)基中的胰蛋白胨,蔗糖400g/L,NaCl 10g/L,以胰蛋白胨為對(duì)照。發(fā)酵條件同上,并測(cè)定EPS產(chǎn)量,確定最適氮源。以1.25、2.5、5、7.5、10g/L的濃度添加酵母粉,蔗糖400g/L,NaCl 10g/L,作為發(fā)酵培養(yǎng)基,其他同樣條件發(fā)酵,測(cè)定EPS產(chǎn)量,以確定最適酵母粉濃度。

1.2.4.3 無(wú)機(jī)鹽種類(lèi)對(duì)EPS產(chǎn)量的影響 分別以10g/L的MgCl2、MgSO4、CaCl2、MnSO4、K2HPO4,代替基礎(chǔ)培養(yǎng)基中的NaCl,蔗糖400g/L,酵母粉2.5g/L,以NaCl為對(duì)照。發(fā)酵條件同上,測(cè)定EPS產(chǎn)量,以確定最適無(wú)機(jī)鹽種類(lèi)。

1.2.4.4 pH、接種量、溫度、轉(zhuǎn)速及發(fā)酵時(shí)長(zhǎng)對(duì)EPS產(chǎn)量的影響 選用優(yōu)化后的產(chǎn)糖培養(yǎng)基進(jìn)行發(fā)酵條件優(yōu)化。在接種量2%、溫度37℃、轉(zhuǎn)速200r/min的條件下培養(yǎng)24h,測(cè)定發(fā)酵培養(yǎng)基不同初始pH(5、6、7、8、9)對(duì)EPS產(chǎn)量的影響。在培養(yǎng)基初始pH為7、溫度37℃、轉(zhuǎn)速200r/min的條件下培養(yǎng)24h,測(cè)定接種量(1、2、3、4、5、6%)對(duì)EPS產(chǎn)量的影響。在培養(yǎng)基初始pH7、接種量4%、轉(zhuǎn)速200r/min的條件下培養(yǎng)24 h,測(cè)定發(fā)酵溫度(25、30、35、40℃)對(duì)EPS產(chǎn)量的影響。在培養(yǎng)基初始pH為7、接種量4%、溫度30℃的條件下培養(yǎng)24h,測(cè)定轉(zhuǎn)速(100、150、200、250r/min)對(duì)EPS產(chǎn)量的影響。在pH7、接種量4%、溫度30℃、轉(zhuǎn)速150r/min的條件下培養(yǎng),測(cè)定發(fā)酵時(shí)長(zhǎng)(12、24、36、48、60、72h)對(duì)EPS產(chǎn)量的影響。

1.2.5 Box-Behnken響應(yīng)面設(shè)計(jì) 在單因素實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,選擇對(duì)EPS產(chǎn)量影響較大的蔗糖濃度、發(fā)酵溫度和發(fā)酵時(shí)長(zhǎng)3個(gè)因素為自變量,以EPS產(chǎn)量為響應(yīng)值,應(yīng)用Box-Behnken中心組合實(shí)驗(yàn)和響應(yīng)面分析法設(shè)計(jì)3因素3水平實(shí)驗(yàn)方案,因子編碼及水平設(shè)計(jì)見(jiàn)表1[11-12]。

表1 響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)因素水平表Table1 The factors and levels of the response surface experiment

1.2.6 驗(yàn)證實(shí)驗(yàn) 響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)分析獲得PB6產(chǎn)胞外多糖最優(yōu)發(fā)酵工藝,以最優(yōu)條件進(jìn)行3次重復(fù)發(fā)酵實(shí)驗(yàn),以驗(yàn)證模型的可靠性。

2 結(jié)果與分析

2.1 培養(yǎng)基成分對(duì)EPS產(chǎn)量的影響

2.1.1 碳源種類(lèi)及碳源添加量對(duì)EPS產(chǎn)量的影響 碳源作為細(xì)胞生長(zhǎng)最重要的能量與營(yíng)養(yǎng)來(lái)源,對(duì)芽孢桿菌EPS產(chǎn)量影響顯著,由圖1a可知PB6能利用多種碳源產(chǎn)生EPS,以蔗糖為碳源時(shí)EPS產(chǎn)量最高,因此選擇蔗糖做為碳源進(jìn)行下一步探究。據(jù)報(bào)道,解淀粉芽抱桿菌具有較高的果聚糖蔗糖酶(Levansucrases)活性,該酶是果糖基轉(zhuǎn)移酶,能夠催化轉(zhuǎn)移非活性蔗糖的果糖殘基到果聚糖鏈上[13],因此,以蔗糖為碳源時(shí),菌株P(guān)B6的EPS產(chǎn)量較高。由圖1b可知隨著蔗糖濃度的增加,PB6多糖產(chǎn)量也增加,蔗糖400g/L時(shí),多糖產(chǎn)量最高,隨后蔗糖濃度繼續(xù)增大,EPS合成反而受到影響。

圖1 碳源種類(lèi)及濃度對(duì)EPS產(chǎn)量的影響Fig.1 Effect of carbon source type and concentration on EPS yield

2.1.2 氮源種類(lèi)及氮源添加量對(duì)EPS產(chǎn)量的影響 氮源主要通過(guò)影響微生物的生長(zhǎng)速率影響EPS等次級(jí)代謝產(chǎn)物的合成。本實(shí)驗(yàn)選擇有機(jī)氮源和無(wú)機(jī)氮源進(jìn)行優(yōu)化,由圖2a可知,菌株P(guān)B6能夠利用有機(jī)氮源生產(chǎn)多糖,以無(wú)機(jī)氮源為唯一氮源時(shí)多糖產(chǎn)量極低。在4種供試有機(jī)氮源中,以酵母粉為氮源時(shí)EPS產(chǎn)量最高,所以選擇酵母粉作為氮源進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化。由圖2b可知隨著酵母粉濃度的增加,PB6多糖產(chǎn)量也增加,酵母粉用量為2.5g/L時(shí),多糖產(chǎn)量最高,隨后濃度繼續(xù)增大,營(yíng)養(yǎng)成分主要用于菌體生長(zhǎng),EPS合成受到影響。故選擇酵母粉濃度2.5g/L做為最適氮源濃度。

圖2 氮源種類(lèi)及濃度對(duì)EPS產(chǎn)量的影響Fig.2 Effect of nitrogen source type and concentration on EPS yield

2.1.3 無(wú)機(jī)鹽種類(lèi)對(duì)EPS產(chǎn)量的影響 參照LB培養(yǎng)基,以添加10g/L氯化鈉的培養(yǎng)基作為對(duì)照組,測(cè)定無(wú)機(jī)鹽對(duì)多糖產(chǎn)量的影響,結(jié)果如圖3所示。相較于氯化鈉組別,其他無(wú)機(jī)鹽的添加并沒(méi)有提高EPS產(chǎn)量,某些無(wú)機(jī)鹽如硫酸錳甚至對(duì)菌株有明顯的毒害作用。酵母粉中存在某些生長(zhǎng)因子能滿(mǎn)足營(yíng)養(yǎng)需求,添加的無(wú)機(jī)鹽離子對(duì)產(chǎn)糖量影響不大。因此在確定最適培養(yǎng)基配方時(shí),不再考慮無(wú)機(jī)鹽種類(lèi),只添加10g/L的氯化鈉調(diào)節(jié)細(xì)胞滲透壓。

圖3 無(wú)機(jī)鹽種類(lèi)對(duì)EPS產(chǎn)量的影響Fig.3 Effect of inorganic salt type on EPS yield

2.2 培養(yǎng)條件對(duì)EPS產(chǎn)量的影響

2.2.1 培養(yǎng)基初始pH對(duì)EPS產(chǎn)量的影響 通過(guò)影響菌體的細(xì)胞膜形態(tài)以及營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的離子化程度,pH能改變微生物的相關(guān)酶活性與菌體代謝途徑。因此,培養(yǎng)基過(guò)酸或過(guò)堿都會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞代謝變差甚至死亡。由圖4可知,菌株P(guān)B6在pH5～9范圍內(nèi)均能產(chǎn)多糖,pH為7時(shí),最適合EPS的合成。故選擇pH7作為PB6最適發(fā)酵初始pH。

圖4 初始pH對(duì)EPS產(chǎn)量的影響Fig.4 Effect of initial pH on EPS yield

2.2.2 接種量對(duì)EPS產(chǎn)量的影響 接種量直接影響發(fā)酵液內(nèi)的最初活菌數(shù),從而影響菌體的生長(zhǎng)以及EPS的生物合成量。如圖5所示,EPS產(chǎn)量隨著接種量增大而增加,當(dāng)接種量4%時(shí)多糖產(chǎn)量最高,隨后接種量繼續(xù)增大EPS產(chǎn)量反而降低,原因是接種量過(guò)高,營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)主要用于菌體生長(zhǎng),使得EPS的合成受到限制,從而產(chǎn)量降低。故選擇4%作為PB6最適發(fā)酵接種量,這一結(jié)果與蹇華麗等[14]的報(bào)道一致。

圖5 接種量對(duì)EPS產(chǎn)量的影響Fig.5 Effect of inoculation amount on EPS yield

2.2.3 發(fā)酵溫度對(duì)EPS產(chǎn)量的影響 溫度是對(duì)微生物生長(zhǎng)繁殖和新陳代謝影響最為明顯的因素。不同微生物生長(zhǎng)繁殖所需的最適溫度不同,同一種微生物產(chǎn)生不同代謝產(chǎn)物所需的溫度也不盡相同[15]。不同發(fā)酵溫度下EPS產(chǎn)量見(jiàn)圖6,30℃時(shí)明顯較其他溫度時(shí)產(chǎn)量高,推測(cè)可能是因?yàn)闇囟壬呋蚪档蜁?huì)影響菌體內(nèi)酶的活力,從而對(duì)菌種的生長(zhǎng)繁殖和代謝產(chǎn)物的積累產(chǎn)生影響,故選擇30℃作為PB6的最適發(fā)酵溫度。

圖6 發(fā)酵溫度對(duì)EPS產(chǎn)量的影響Fig.6 Effect of culture temperature on EPS yield

2.2.4 轉(zhuǎn)速對(duì)EPS產(chǎn)量的影響 解淀粉芽孢桿菌是好氧菌,氧氣量對(duì)細(xì)菌生長(zhǎng)與繁殖有較大影響,氧氣量與轉(zhuǎn)速有關(guān)。不同轉(zhuǎn)速對(duì)EPS產(chǎn)量影響如圖7所示,搖床轉(zhuǎn)速為150r/min時(shí),EPS產(chǎn)量最高。轉(zhuǎn)速過(guò)低時(shí),氧氣量不充足,生長(zhǎng)代謝受到抑制,產(chǎn)糖量較低;當(dāng)轉(zhuǎn)速大于150r/min時(shí),營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)主要用于菌體增殖,產(chǎn)糖量降低。故選擇150r/min作為PB6的最適發(fā)酵轉(zhuǎn)速。

圖7 發(fā)酵轉(zhuǎn)速對(duì)EPS產(chǎn)量的影響Fig.7 Effect of fermentation speed on EPS yield

2.2.5 發(fā)酵時(shí)長(zhǎng)對(duì)EPS產(chǎn)量的影響 不同發(fā)酵時(shí)間對(duì)EPS產(chǎn)量的影響見(jiàn)圖8,隨著發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng),EPS產(chǎn)量迅速增加,在24h左右達(dá)到最高,之后24～48h EPS產(chǎn)量變化不大,可能發(fā)酵達(dá)到平衡,之后再延長(zhǎng)發(fā)酵時(shí)間EPS產(chǎn)量開(kāi)始降低,這可能是延長(zhǎng)發(fā)酵時(shí)長(zhǎng)會(huì)導(dǎo)致EPS被酶降解的緣故[16]。故選擇24h作為PB6的最適發(fā)酵時(shí)長(zhǎng)。

圖8 發(fā)酵時(shí)長(zhǎng)對(duì)產(chǎn)量的影響Fig.8 Effect of culture time on EPS yield

2.3 響應(yīng)面分析法優(yōu)化解淀粉芽孢桿菌EPS發(fā)酵條件

2.3.1 響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)結(jié)果 根據(jù)Box-Bohnken實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)進(jìn)行三因素三水平的響應(yīng)面分析實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果見(jiàn)表2,共17個(gè)實(shí)驗(yàn)點(diǎn),其中12個(gè)析因點(diǎn),5個(gè)零點(diǎn)。

表2 響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果Table2 Experiment design and result of response surface method

2.3.2 響應(yīng)曲面方差分析 響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)中對(duì)多糖產(chǎn)量進(jìn)行擬和的二次模型方差分析見(jiàn)表3。

表3 擬合二次多項(xiàng)式模型的方差分析Table3 Analysis of variance(ANOVA)for the fitted quadratic polynomial model

注:*：差異顯著(p<0.05),**：差異極顯著(p<0.01)。

2.3.3 響應(yīng)面分析及最優(yōu)培養(yǎng)條件的確定 根據(jù)響應(yīng)面圖可以直觀、高效地找到最佳參數(shù)、各參數(shù)之間的相互作用和最大響應(yīng)值。從響應(yīng)面方程所得響應(yīng)面圖與等高線(xiàn)圖如圖9所示。

圖9 兩因素交互影響的響應(yīng)面圖Fig.9 Response surface of the combined effects of sucrose concentration,culture temperature and time on EPS yield

由圖可知發(fā)酵溫度對(duì)EPS產(chǎn)量影響最大,表現(xiàn)為曲面最陡,發(fā)酵時(shí)長(zhǎng)與蔗糖濃度對(duì)EPS產(chǎn)量也有顯著性影響,但曲面較平。這與回歸方程的計(jì)算值是完全一致的。利用Design Expert 8.0進(jìn)行優(yōu)化分析,得出菌株P(guān)B6產(chǎn)EPS最佳條件為:蔗糖濃度406.7g/L、發(fā)酵溫度30.7℃、發(fā)酵時(shí)長(zhǎng)25.6h,在此條件下理論預(yù)測(cè)最大值為108.11g/L。為便于實(shí)際操作,將以上條件修正為:蔗糖濃度400g/L、溫度30℃、發(fā)酵時(shí)長(zhǎng)26h。采取修正后的優(yōu)化條件進(jìn)行PB6發(fā)酵的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn),測(cè)得EPS產(chǎn)量為104.37g/L,達(dá)到預(yù)測(cè)值的96.54%,可見(jiàn)該模型具有較好的預(yù)測(cè)性和實(shí)用性。PB6菌株胞外多糖產(chǎn)量在目前所報(bào)道的數(shù)據(jù)中處于前列,具有工業(yè)化應(yīng)用潛力,但是目前培養(yǎng)基中高濃度的蔗糖使得培養(yǎng)基成本較高,需要進(jìn)一步尋求糖蜜、工農(nóng)業(yè)廢料等更為廉價(jià)且發(fā)酵效果良好的培養(yǎng)基[17-19]。

3 結(jié)論

通過(guò)單因素實(shí)驗(yàn)及響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)對(duì)解淀粉芽孢桿菌PB6產(chǎn)胞外多糖發(fā)酵條件進(jìn)行研究,得出最佳發(fā)酵條件為:蔗糖400g/L、酵母粉2.5g/L、NaCl 10g/L、初始pH7、接種量4%、發(fā)酵溫度30℃、發(fā)酵轉(zhuǎn)速150r/min、發(fā)酵周期26h,在此條件下多糖產(chǎn)量可達(dá)到104.37g/L,經(jīng)檢測(cè)證明該模型是可靠的。

[1]劉清泉.幾種極具商業(yè)價(jià)值的新型微生物多糖的功能及應(yīng)用[J].中國(guó)食品添加劑,2004(6):7-13.

[2]朱桂蘭,董群義.微生物多糖的研究進(jìn)展[J].食品工業(yè)科技,2012(6):444-448.

[3]時(shí)瀟麗,姚春霞,林曉,等.多糖藥物應(yīng)用于研究進(jìn)展[J].中國(guó)新藥雜志,2014,23(9):1057-1062.

[4]Garciá-Ocho F,Santos V E,Casas J A,et al. Xanthan gum:production,recovery,and properties[J]. Biotechnology Advances,2000,18(7):549-579.

[5]Zhang Y J,Li S B,Liu L M,et al. Acetoin production enhanced by manipulating carbon flux in a newly isolatedBacillusamyloliquefaciens[J]. Bioresource Technology,2013,130:256-260.

[6]范熠,劉麗莎,韓玉竹,等.解淀粉芽孢桿菌胞外多糖的理化性質(zhì)及免疫調(diào)節(jié)作用[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2014,19(1):131-136.

[7]Chen Y T,Yuan Q,Sahn L T,et al. Antitumor activity of bacterial exopolysaccharides from the endophyteBacillusamyloliquefacienssp. isolated from Ophiopogon japonicas[J]. Oncology Letters,2013,5(6):1787-1792.

[8]李彥巖,張彩,范熠,等.一株解淀粉芽孢桿菌產(chǎn)糖條件的優(yōu)化[J].食品科學(xué),2013,34(7):185-189.

[9]張紅霞,江曉路,梁曉婷. Cellulomonas sp. GJT07產(chǎn)果聚糖的發(fā)酵工藝研究[J].食品與發(fā)酵工業(yè),2006,32(1):53-56.

[10]張換,曾艷,管于平,等.響應(yīng)面法優(yōu)化海帶多糖的酶法提取工藝及其抗氧化研究[J]. 食品科技,2013,38(5):197-202.

[11]于妍,張智,王楠,等.微生物發(fā)酵法制取大豆油脂及發(fā)酵條件優(yōu)化[J].食品工業(yè)科技,2012,33(14):231-234.

[12]胡龍,吳雪峰,李葉青,等.響應(yīng)面法優(yōu)化油茶餅粕發(fā)酵生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白的工藝研究[J]. 食品工業(yè)科技,2012,33(13):249-252.

[13]Feng T,Lotthida I,Salwa K. Purification and characterization of levansucrases fromBacillusamyloliquefaciensin intra-and extracellular forms useful for the synthesis of levan and fructooligosaccharides[J]. Bioscience,Biotechnology and Biochemistry,2011,75(10):1929-1938.

[14]蹇華麗,田文祥,楊幼慧,等.多黏類(lèi)芽孢桿菌PS04產(chǎn)胞外多糖發(fā)酵條件優(yōu)化[J].食品科技,2013,38(1):26-30.

[15]和嫻嫻,祁偉,陳輝.膠質(zhì)芽孢桿菌產(chǎn)多糖條件的優(yōu)化[J].江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué),2012,40(11):343-345.

[16]Cerning J,Bouillanne C,Landon M,et al. Isolation and characterization of exopolysaccharides from slim-forming mesophilic lactic acid bacteria[J]. Journal of Dairy Science,1992,75(3):692-699.

[17]周文化,鐘秋平.甘蔗糖蜜發(fā)酵合成茁霉多糖[J].中國(guó)甜菜糖業(yè),2005(4):10-15.

[18]Sam S,Kucukasik F,Yenigun O,et al. Flocculating performances of exopolysaccharides produced by a halophilic bacterial strain cultivated on agro-industrial waste[J]. Bioresource Technology,2011,102(2):1788-1794.

[19]Lazaridou A,Roukas T,Biliaderis C G,et al. Characterization of pullulan produced from beet molasses by Aureobasidium pullulansin a stirred tank reactor under varying agitation[J]. Enzyme and Microbial Technology,2002,31(1-2):122-132.

Optimization of fermentation conditions for production of exopolysaccharide byBacillusamyloliquefaciensPB6

ZHANG Li-jiao1,2,ZENG Yan2,ZHANG Ying2,SONG Hui2,JIA Shi-ru1,SUN Yuan-xia2,*

(1.College of Biology Engineering,Tianjin University of Science and Technology,Tianjin 300457,China;2.Tianjin Institute of Industrial Biotechnology,Chinese Academy of Sciences,Tianjin 300308,China)

For the production of exopolysaccharide(EPS)fromBacillusamyloliquefaciensPB6,single-factor test and response surface methodology(RSM)were adopted to optimize the fermentation conditions. The results showed that the optimal medium components were consisted of 400g/L sucrose,2.5g/L yeast extract and 10g/L NaCl at an initial pH of 7. The optimal fermentation conditions were 4% inoculum amount,culture temperature of 30℃,shaking speed of 150r/min and incubation time of 26h. Under the optimized conditions,a maximum EPS yield of 104.37/L was achieved.

Bacillusamyloliquefaciens;exopolysaccharide;response surface methodology;fermentation condition optimization

2014-08-11

張麗姣(1990-)，女，碩士研究生，研究方向：微生物多糖生產(chǎn)與功能研究。

*通訊作者:孫媛霞(1963-)，女，博士，研究員，研究方向：功能糖與天然活性物質(zhì)。

國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃(863計(jì)劃)項(xiàng)目(2012AA021403)；中國(guó)科學(xué)院重點(diǎn)部署項(xiàng)目(KSZD-EW-Z-019)。

TS201.3

B

:1002-0306(2015)09-0214-06

10.13386/j.issn1002-0306.2015.09.038