枯草芽孢杆菌发酵培养基的优化
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收稿日期:2018-08-14基金项目:湖北省技术创新专项重大项目(2016ABA103);湖北省农科院重大研发成果培育专项(2017CGPY01);国家重点研发计划项目(2017YFD0200900)作者简介:饶犇(1983-),男,湖北孝感人,助理研究员,博士,主要从事发酵工程研究,(电话)156********(电子信箱)623253512@。
饶犇,周荣华,闵勇,等.枯草芽孢杆菌的发酵培养基优化研究[J].湖北农业科学,2018,57(21):127-129.枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis )是一种常用的微生物源生物农药。
枯草芽孢杆菌在防治水稻、小麦、花生、番茄、辣椒、大豆、玉米等作物的病害上有较好的效果,特别是针对小麦白粉病、赤霉病、纹枯病等病害的防治效果更佳,田间增产率达到了10%~50%[1-4]。
枯草芽孢杆菌具有很强的营养物质竞争能力以及氧气竞争优势;定殖、繁殖速度很快,迅速抑制其他病原微生物生存,起到保护植物、确保植物健康生长的作用。
此外,枯草芽孢杆菌对人畜无毒无害、不污染环境、对作物安全;能产生多种抗菌素和酶,具有广谱抗菌活性和极强的抗逆能力;还能分泌促进作物生长的活性物质,使植株叶片浓绿肥厚,提高作物免疫力,增产提质效果显著,发酵过程中产生多种氨基酸,对作物有生长调节的作用[5-9]。
枯草芽孢杆菌主要是以3种方式起作用,一是竞争作用:拌种或灌根后,枯草芽孢杆菌能够在作物周围、根表面、根内部以及通过植物导管传导到地上部分而在作物根表、根内、茎部、叶部等位点定殖和繁殖,保护作物根部不受病菌侵染和抑制作物体内枯草芽孢杆菌的发酵培养基优化研究饶犇,周荣华,闵勇,廖先清,刘芳,陈伟,张光阳(湖北省生物农药工程研究中心,武汉430064)摘要:为了得到枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis )发酵的最佳培养基,应用Plackett-Burman 设计法对影响枯草芽孢杆菌芽孢形成的关键因子进行筛选,并进一步采用响应面分析法对影响芽孢产量的关键因素进行研究。
枯草芽孢杆菌HS09产芽孢发酵培养基的优化作者:***来源:《福建农业科技》2020年第10期摘要:枯草芽孢桿菌HS09具备较好益生菌性能,已作为微生态菌剂应用于水产养殖业。
为了提高菌株HS09产芽孢发酵水平,以芽孢产量为指标,通过单因素试验及正交试验对枯草芽孢杆菌HS09产芽孢发酵培养基的碳源、氮源进行筛选及优化,确定最佳发酵培养基。
结果表明:影响枯草芽孢杆菌HS09芽孢产量的主次因素为玉米粉>硫酸铵>葡萄糖。
枯草芽孢杆菌HS09产芽孢发酵优化培养基为葡萄糖10 g·L-1、硫酸铵8 g·L-1、玉米粉15 g·L-1、硫酸镁0.5 g·L-1、硫酸锰0.5 g·L-1、磷酸氢二钾1 g·L-1 、磷酸二氢钾2 g·L-1、碳酸钙3 g·L-1;以最佳产孢发酵培养基进行200 L发酵罐放大发酵,发酵有效菌落数可达4.3×109 cfu·mL-1,实现芽孢90%高转化率。
该研究结果可为菌株工业化生产提供参考依据。
关键词:枯草芽孢杆菌;培养基;优化;正交试验中图分类号:TQ920文献标志码:A文章编号:0253-2301(2020)10-0016-06DOI: 10.13651/ki.fjnykj.2020.10.03Abstract: Bacillus subtilis HS09 has good probiotic performance and has been used as a microbial agent in aquaculture industry. In order to improve the spore-producing fermentation level of the strain HS09, with the spore yield as the index, the carbon and nitrogen sources of the fermentation medium of spore produced by Bacillus subtilis HS09 were screened and optimized by single factor tests and orthogonal experiments to determine the best fermentation medium. The results showed that the primary and secondary factors affecting the spore yield of Bacillus subtilis HS09 were in order as follows: corn flour, ammonium sulfate and glucose. The optimized fermentation medium of spore produced by Bacillus subtilis HS09 was as follows: glucose 10 g·L-1,ammonium sulfate 8 g·L-1, corn flour 15 g·L-1, magnesium sulfate 0.5 g·L-1, manganese sulfate 0.5 g·L-1, dipotassium phosphate 1 g·L-1, monopotassium phosphate 2 g·L-1, and calcium carbonate 3 g·L-1. The optimal spore-producing fermentation medium was used for the amplified fermentation in 200 L fermentation tank, and the effective clump count of fermentation could reach 4.3×109 cfu·mL-1, achieving a high conversion rate of 90% of spore. The results of this study could provide reference for the industrial production of the strains.Key words: Bacillus subtilis;Culture medium;Optimization;Orthogonal experiment枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis是芽孢杆菌属的一种腐生细菌,由于发酵能够产生蛋白酶、α-淀粉酶、纤维素酶、β-葡聚糖酶、植酸酶、果胶酶等十几种酶[1],是重要的微生态益生菌。
枯草芽孢杆菌发酵培养基优化培养实验枯草芽孢杆菌发酵培养基优化培养实验吴俊罡张秉胜刘吉华秦贵江王梅雪张红霞庚涛(大连翔大生物技术研究中心有限公司)摘要本文从生产实际出发,针对生产用菌种,通过对培养基碳源,氮源等的选择及配比的正交实验,得出最适培养基.关键词:枯草芽孢杆菌芽孢率活菌数培养基前言枯草芽孢杆菌(Bacillussubtilis)是我国农业部允许作为饲料添加剂的两种芽孢杆菌之一.其已被越来越多地研制成饲用微生态制剂.因其制剂是无毒,无残留,无污染的"绿色"添加剂,故具有广阔的发展前景,并已在畜牧业,饲料行业广泛应用,显示了巨大的社会效益和生态效益.枯草芽孢杆菌具有很强的蛋白酶,脂肪酶,淀粉酶等活性,能产生抗菌素,在动物肠道内具有较强生物夺氧能力.这些特性对促进动物营养的消化吸收,提高动物的饲料转化率和防病促进生长起到重要作用.现阶段的工业化生产中,常存在着发酵周期长,芽孢形成率低,成本高等问题,对此我们对发酵培养基进行了优化实验,以提高枯草芽孢杆菌的产量并降低生产成本.材料与方法材料菌种枯草芽孢杆菌(Bacillussubtilis),翔大生物技术研究中心有限公司保存.主要试剂牛肉膏,蛋白胨,氯化钠,葡萄糖,淀粉,硫酸锰,葡萄糖等.主要设备P270普通摇床,303AB一3隔水式培养箱,1600倍微生物显微镜,PHS一25G型酸度计,50升高级发酵罐,电热干燥箱等.检测方法活菌计数采用平皿活菌计数法,芽孢率采用芽孢染色后显微镜下计数比较.检测培养基:牛肉膏0.3%,蛋白胨1%,葡萄糖1%,氯化钠0.5%,琼脂2%菌种处理安培管菌种活化:用无菌吸管吸取0.3--0.5毫升无菌水滴入安培管,轻轻震荡使冻干菌体溶解成悬浮状,取0.1--0.2毫升菌悬液涂于上肉汤培养基平皿上,37℃培养36小时.菌种筛选:挑取少许活化后菌落划线于促芽孢形成培养基(土壤浸出液1000毫升,牛肉膏6可克, 蛋白胨5克,琼脂20克,pH7.0~7.2)平皿上,37℃培养20小时左右取出,选大菌落挑到装有4.5毫升无菌水的试管中,震荡均匀后置120oC干燥箱中加热20分钟,再涂布于促芽孢形成培养基的平皿上培养,反复多次.最后选取平皿上的大菌落转接到促芽孢培养基的试管斜面上,37℃培养箱培养l3~15 小时拿出放入4~C冰箱保存备用.筛选前后种子作对比:从冰箱中拿出筛选前后的种子斜面各1支,分别接入装有肉汤培养基的三角瓶中,在37℃,每分钟195转的摇床上振动培养,每3小时涂片观察一次,培养36小时记录活菌数和芽孢率. 此过程重复3次.培养基选择首先选择四种不同培养基进行摇瓶培养比较,观察菌数和芽孢形成情况.培养基的配制:①号培养基:淀粉0.15%+葡萄糖0.5%+尿素0.1%+磷酸氢二钾0.3%+磷酸二氢钾0.15%+硫酸镁0.05%+酵母膏0.02%+氯化铁0.01%+碳酸钙0.01%+大豆粕1%;②号培养基:淀粉0.15%+葡萄糖0.5%+尿素0.1%+磷酸氢二钾0.3%+磷酸二氢钾0.15%+硫酸镁0.05%+酵母膏0.02%+氯化铁0.01%国外畜牧学——猪与禽第23卷第3期2003年5月?31'+碳酸钙0.01%+大豆粕1%+淀粉0.3%+3.08%浓度的硫酸锰溶液0.1%.③号培养基:牛肉膏0.3%+蛋白胨1%+葡萄糖1%+氯化钠0.5%;④号培养基:牛肉膏0.3%+蛋白胨1%+葡萄糖1%+氯化钠0.5%+淀粉0.3%+3.08%浓度的硫酸锰溶液0.1%;以上所有各种培养基的pH均调为7.0~7.2.以上每种培基各做三瓶,装液量100毫升/500毫升三角瓶,用四层纱布和牛皮纸包扎置立式压力蒸汽消毒器中于121℃灭菌20分钟,取出备用.摇瓶种子制备:将在冰箱保存的种子在无菌室内接入肉汤培养基中,在37℃,每分钟195转的摇床上振荡培养12小时.接种和培养:培养好的种子液以10%接种量分别接入四种不同培养基中37℃振荡培养,每隔12小时检测一次,36小时结束培养.此过程重复3 次.正交实验:我们将上述摇瓶结果相对较好的②号培养基作为基本培养基,设计了四个因素,三个水平的正交实验,以进一步优化培养基配比(培养36 小时测活菌数).正交实验设计见表1(所用培养基中其它营养成分不变).表1正交实验设计简表发酵罐实验以摇床正交实验得出的最佳培养基进行50升发酵罐培养,并与肉汤培养基进行对比.发酵罐培养的有关条件如下:定容30升,加消泡剂3‰,用NaOH溶液调pH值到7.5~8.0(注:因为灭菌后pH约下降0.5~1.0),培养121'112灭菌20分钟,培养温度37'112,搅拌转速200转/分钟,起始气流量比1:0.5.当芽孢率达到80%以上时,发酵结束.此实验重复两次.结果和讨论菌种处理结果从菌种优化的三次结果看:经优化后在相同的培养时间内(36小时)芽孢形成率由原先的约38% 提高到约96%,活菌数也由17.7亿/毫升提高到28.6亿/毫升.菌种处理结果见图1.处理前芽孢形成率(%)菌种处理结果处理后臼活菌数(亿/毫升)摇床实验的结果摇床实验所确定的四种培养配方依据是:①号培养基为普遍应用于培养细菌的培养基配方,③号培养基为经验配方,②号和④号培养基配方是在①,③号培养基的基础上分别添加0.3%的淀粉和添加30.8ppm浓度的硫酸锰而成.通过本试验证明锰离子,淀粉对芽孢形成有促进作用.②号培养基配比要明显优于其它三种培养基配比,培养到36小时芽孢率可达到95%以上,活菌数可达到27亿/毫升,故我们选择②号培养基作为基本培养基进行正交实验.摇床实验的结果见表2.表2摇床实验的结果培养基和检测项目培养时间(小时)122436培养基①芽孢率(%)活菌数(亿魔升)培养基②芽孢率(%)活菌数(亿魔升)培养基③芽孢率(%)活菌数(亿魔升)培养基④芽孢率(%)活菌数(亿魔升)个别芽孢约40约8026.2518.615.4个别芽孢约50约10027.1528.4526.2个别芽孢约50约8015.7519.112.25个别芽孢个别芽孢约2514.3619.2511.75正交实验结果表3显示了正交实验的结果.由表可见,影响因素为:MnSO4>豆粕>淀粉>葡萄糖;适宜条件为:葡萄糖1.5%,淀粉0.2%,豆粕3%,Mn-SO40.1%,磷酸氢二钾0.3%,磷酸二氢钾0.15%,.32.国外畜牧学——猪与禽第23卷第3期2003年5月∞∞∞∞加0目硫酸镁0.05%,酵母膏0.02%,氯化铁0.01%,碳酸钙0.01%.表3正交实验的结果发酵罐实验结果以摇床正交实验得出的最佳培养基进行50升发酵罐培养,与肉汤培养基培养的两次比较实验,结果基本稳定.采用优化培养基的培养结果比肉汤培养基有很大提高,主要体现在:①发酵周期缩短了24~26小时,在发酵生产中降低了能耗,且可提高年产量;②最终活菌数提高了约54.7%.芽孢形成比率高,菌体死亡率较优化前低24.7%.图2显示了两种培养基两次培养结果的对比.结论适合该菌株发酵的培养基配比为:葡萄糖1.5%,淀粉0.2%,豆粕3%,MnS040.1%,磷酸氢二钾0.3%,磷酸二氢钾0.15%,硫酸镁0.05%,酵母膏0.02%,氯化铁0.01%,碳酸钙0.01%.(参考文献7篇略)一◆l:了||I::||l:||.一-.一一./'一■——一一'———◆..-,一t一▲v..一.一二'.一一一.~.?:::!::,6l014182226303438424648培养时间,时)注:芽孢率1,活茵数1,芽孢率2,活茵数2代表两次肉汤培养基配方发酵培养结果;芽孢率3,活茵数3,芽孢率4,活茵数4代表优化的培养基配方发酵培养结果.图2两种培养基培养结果的对比代邮:257000鲁东营IZl区河滨路东营力大王农畜产公司于勇510000广州天河广汕路高唐科技产业园廖益平我们已将你们买的书寄出,但被邮局退回了,原因是"原写地址不详",希望你们见此通知后速与《国外畜牧学——猪与禽》编辑部联系.谢谢!国外畜牧学——猪与禽第23卷第3期2003年5月?33?∞舳∞∞∞∞加m0晕。
枯草芽孢杆菌的发酵过程优化及产物提取技术探究枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)是一种广泛存在于自然界中的细菌,具有良好的生物学特性和产物应用潜力。
本文将探讨枯草芽孢杆菌的发酵过程优化以及产物提取技术的相关研究。
首先,枯草芽孢杆菌的发酵过程优化是实现高产产物的关键。
发酵过程中的温度、pH值、培养基组分以及氧气供应等因素对产物生成具有重要影响。
在温度方面,研究表明最适合枯草芽孢杆菌生长和产物生成的温度是37°C。
此外,维持适宜的pH值(通常在6-8之间)有助于促进产物的生成。
培养基组分方面,通常采用含有碳源、氮源、矿物盐和生长因子等成分的培养基。
合理设计培养基组分的配比及优化培养条件,可以提高产物的产量和质量。
此外,提供充足的氧气供应也是枯草芽孢杆菌发酵过程的关键环节,通过调节搅拌速度和增加氧气传递效率,可以最大限度地提高产物产量。
其次,产物提取技术是从发酵液中纯化并得到目标产物的重要步骤。
产物提取的目标是高效、高纯度地获得目标产物,并保证较低的成本和良好的产物质量。
常用的产物提取技术包括有机溶剂提取、沉淀法、离子交换法、超滤法等。
有机溶剂提取是最常用的方法之一,通过将发酵产物与合适的溶剂相混合,在适当的温度和压力下进行搅拌和分离,从而得到相对纯度较高的目标产物。
沉淀法是利用添加特定的盐类或聚合物使产物发生沉淀,利用离心或过滤等方式将沉淀物分离出来。
离子交换法则通过将产物溶液通过具有相应固定相的离子交换树脂柱,利用产物与树脂之间的吸附和解吸作用来完成分离和纯化。
超滤法则是利用不同分子量的孔膜实现对产物的分离和提纯。
根据产物的特性和需求,选择合适的提取方法来实现产物的高效提纯是非常重要的。
此外,为了进一步提高产物的产量和质量,还可以通过辅助策略来优化枯草芽孢杆菌的发酵过程以及产物的提取技术。
常用的辅助策略包括基因工程技术、发酵反应动力学研究、传质芯片技术等。
基因工程技术可以通过改造枯草芽孢杆菌的菌株,使其具有更高的产物生产能力。
枯草芽孢杆菌的发酵培养基优化研究��a��%��z����쵪܇nV���m ��j}•��v�v�v��ZrG��������v�v�v��Z rG��������Ѹ��&��i��uۙ۲�۲��i۲��mgn�O��$z�A�����i�}W�}��~O��$z �A�����ky”csibaskets/all-1-1.html” target=“_blank” class=“keylink”>方案和试验结果见表1。
由t检验结果可知,玉米淀粉和豆粕对枯草芽孢杆菌的生长和芽孢形成具有显著影响,可信度在95%以上,且两者对枯草芽孢杆菌的生长影响是正效应。
由上述Plackett-Burman试验得到的回归方程为Y=75+5.67X1+0.83X2+0.5X3-X4+11X5,方程拟合的相关性为R2=98.01%,表明此多项式方程很好地模拟和解释了Plackett-Burman的试验结果。
2.2 最速爬坡试验结果找到对产物发酵影响最大的因素后,需要进一步对这些因素进行分析。
最速上升法以前述Plackett-Burman设计试验得到的一次方程为基础,以相应因素的系数比为基准进行步移,直到步移至最高点,然后以最高点附近的范围作为响应面优化的相应范围。
从Plackett-Burman设计试验得到方程中玉米淀粉和豆粕的系数(X1=5.67,X2=11),可以得到这两个因素步移的步长比为1.00∶1.94,即当玉米淀粉步移1.00个单位(0.20 g/L)时,豆粕也步移1.94个单位(0.38 g/L)。
以Plackett-Burman设计中的中心点作为步移的起点,试验设计与试验结果如表2所示。
从试验结果(表2)可以看出,枯草芽孢杆菌芽孢的产量在步移进行至第三步时达到最高点,之后芽孢产量开始下降。
步移最高点时,玉米淀粉和豆粕的浓度分别为2.40、4.76 g/mL,这一点被用作下一步响应面分析的中心点。
枯草芽孢杆菌发酵培养基及发酵条件优化焉兆萍,宋士良,陆克文(上海邦成生物工程有限公司,上海 201506)中图分类号:TQ920.6 文献标志码:A文章编号:1001-0769(2019)01-0051-05枯草芽孢杆菌是嗜温、好氧、产芽孢的革兰氏阳性杆状细菌,在自然界中广泛存在,对人畜无毒无害,且不污染环境;能产生多种抗菌物质和酶,具有广谱抗菌活性。
该菌已被我国农业农村部列入饲料添加剂目录名单,越来越多地被研制成微生物制剂,其制剂作为“绿色”饲料添加剂,在畜牧养殖业、饲料加工业中得到广泛应用,成为现代养殖业的一种常规添加剂,具有广阔的发展前景[1]。
枯草芽 孢杆菌在动物肠道内具有较强的生物夺氧能力,这对动物的营养物质利用、生长、防病起到重要作用[2];其还可以通过产生抗体和提高嗜菌作用等,刺激免疫,激发体液免疫与细胞免疫,从而提高动物的生产性能和饲料利用率[3]。
由于枯草芽孢杆菌生长速度快、营养需求简单、易于存活、无致病性,具有良好的发酵基础,国内外已有众多学者对此菌进行了大量研究[4]。
本文通过单因素试验与正交试验,对枯草芽孢杆菌的发酵培养基和发酵条件进行了研究,确定其最佳发酵培养基和最适发酵条件,以最大限度地提高枯草芽孢杆菌的发酵菌数,降低生产成本,满足工业化发酵生产的要求。
1 材料与方法1.1 供试菌种枯草芽孢杆菌,由上海邦成生物工程有限公司菌种保藏室提供。
1.2 培养基LB固体培养基:蛋白胨10 g、酵母提取物5 g、葡萄糖5 g、氯化钠10 g、琼脂粉20 g、水1 000 mL,pH 7.2。
LB液体种子培养基:蛋白胨10 g、酵母提取物5 g、葡萄糖5 g、氯化钠10 g、水 1 000 mL,pH 7.2。
1.3 种子液的制备将菌种接种于LB固体培养基中,37 ℃恒温培养箱活化18 h后,挑取单菌落接入装有100 mL LB液体种子培养基的250 mL三角瓶中,37 ℃条件下180 r/min振荡培养24 h。
枯草芽孢杆菌培养基的优化为得到益生芽抱杆菌Bacillus subtilis MA139产芽抱的最佳的培养基,以摇瓶发酵的方法,用P1ackett-Burman设计从l1种原料中筛选出4种对芽抱产量有显著影响的因素,即玉米粉、大豆粉、蛋白胨和MnSO4·H2O,然后针对这4个主要因素,用最陡爬坡试验及中心组合设计优化产芽抱的最佳培养基。
结果证明,当培养基的配方为:玉米粉 3.17g/L、大豆粉 5.80g/L、蛋白胨 3.62g/L、MnSO4·H2O1.06g/L、葡萄糖5g/L、尿素3g/L、MgSO4·7H2O1.5g/L和KH2PO43g/L时,MAI39发酵36h细菌总数可以从8.32×108cfu/ml提高到3.10×109cfu/mL,芽抱率达到96%。
试验表明,通过统计优化培养条件可有效提高B.subtilis MA139产芽孢的得率。
抗生素添加剂在动物日粮中广泛使用,但其弊端和危害日益体现出来,而抗生素替代品的微生态制剂在畜牧业已得到应用。
微生态制剂常用的细菌是乳酸菌,而芽孢杆菌作为动物肠道的外源菌群,也有广泛应用,它能够改善动物胃肠道的微生态平衡,促进动物生长,提高饲料利用率。
优良的微生态制剂必须有足够的活菌数量。
因此,为了尽量提高产品芽孢的数量,需要对其产芽孢的培养基进行系统优化,以降低生产成本,提高芽孢得率。
芽孢杆菌液体深层发酵培养基的优化一般采用单因子试验以及结合均匀设计和正交设计的方法。
目前趋向采用统计软件构建高效试验设计来进行微生物培养基的优化,通过对试验结果进行数学模拟和优化,可以简化试验步骤,提高准确性。
本试验旨在以本试验室分离筛选得到的一株枯草芽孢杆菌MA139为出发菌株,优化产芽孢的最适培养基。
1、材料与方法1.1、菌株枯草芽孢杆菌MA139,本实验室自行分离和保存。
该菌株具有饲用益生菌的应用潜力。
1.2、培养基1)种子及斜面保存培养基(SC培养基)成分为葡萄糖5g/L;蛋白胨5g/L;酵母粉1g/L;牛肉膏3g/L;MgSO4·7H2O 0.5g/L;MnSO4·H2O 0.005g/L;pH7.0。
枯草芽孢杆菌发酵培养基优化作者姓名专业指导教师姓名专业技术职务目录摘要 (1)ABSTRACT (2)第一章绪论 (3)1.1枯草芽孢杆菌简介 (3)1.2枯草芽孢杆菌的应用 (3)1.2.1枯草芽孢杆菌在工业酶生产中的应用 (3)1.2.2枯草芽孢杆菌在生物防治领域中的应用 (3)1.2.3枯草芽孢杆菌在微生物添加剂领域中的应用 (4)1.2.4 枯草芽孢杆菌在医药方面的应用 (4)1.2.5 枯草芽孢杆菌在水产中的应用 (4)1.2.6枯草芽孢杆菌是微生物学与分子生物学研究的良好试验材料 (5)1.2.7枯草芽孢杆菌在环境保护方面的应用 (5)1.3 国内外的研究现状与发展趋势 (6)1.4研究的思路、目的及意义 (7)第二章材料与方法 (7)2.1实验材料 (7)2.1.1 菌株鉴定 (7)2.1.2 培养基 (7)2.1.3 主要设备 (8)2.2 培养基的优化 (9)2.2.1 培养方法 (9)2.2.2实验流程 (9)2.2.3实验方法 (10)2.2.4正交试验 (11)第三章结果和分析 (11)3.1 鉴定结果如下 (11)3.2 枯草芽孢杆菌最优化培养基正交实验结果 (16)3.3 pH变化曲线(以G18为例) (19)3.4 实验总结 (25)致谢 (27)摘要枯草芽孢杆菌是主要的饲用益生菌菌株,本论文以两株枯草芽孢杆菌G18和G21培养的延滞期和倍增时间为评价指标,通过三角瓶摇床培养,进行了两因素三水平的正交试验,对发酵培养基主要组分进行了优化,豆粕处理的蛋白酶加量2u/g 豆粕、5u/g豆粕、10u/g豆粕和玉米浆添加量0.5%、1.0% 、1.5% 做两个因素三水平的正交实验,研究表明:G18最佳培养基是:葡萄糖0.5%,淀粉3%,豆粕3%,玉米浆1.0%,破壁酵母0.5%,磷酸氢二钠0.2%,硫酸镁0.1%,硫酸锰0.01%,普通a淀粉酶2u/g淀粉,蛋白酶添加量10u/g豆粕。
目录枯草芽孢杆菌培养基的优化研究- 2 -1 枯草芽孢杆菌简介及应用- 3 -1.1 枯草芽孢杆菌简介- 3 -1.2 枯草芽孢杆菌应用- 3 -2材料和方法- 4 -2.1 实验材料- 4 -2.1.1 菌株- 4 -2.1.2 培养基- 5 -2.1.3 仪器与设备- 5 -2.2 培养基的优化- 5 -2.2.1 培养方法- 5 -2.2.2 检测方法- 5 -2.2.3含水量对枯草芽孢杆菌生长的影响- 6 -2.2.4稻草粗细程度对枯草芽孢杆菌生长的影响- 6 -2.2.5氮源对枯草芽孢杆菌生长的影响- 6 -2.2.6碳源对枯草芽孢杆菌生长的影响- 6 -2.2.7碳氮比对枯草芽孢杆菌生长的影响- 6 -2.2.8 pH对枯草芽孢杆菌生长的影响- 7 -3 结果和分析- 7 -3.1含量水对枯草芽孢杆菌生长的影响- 7 -3.2稻草粗细程度对枯草芽孢杆菌生长的影响- 7 -3.3氮源对枯草芽孢杆菌生长的影响- 8 -3.4碳源对枯草芽孢杆菌生长的影响- 8 -3.5碳氮比对枯草芽孢杆菌生长的影响- 9 -3.6 pH对枯草芽孢杆菌生长的影响- 9 -参考文献- 10 -枯草芽孢杆菌培养基的优化研究摘要。
随着国家对农业的支持,微生物化肥有农业中的应用也越来越受到重视。
而枯草芽孢杆菌在农业方面和其它方面都有广泛的应用,因此,对枯草芽孢杆菌的研究也越来越多,对枯草芽孢杆菌的需要也越来越大。
为了在枯草芽孢杆菌的工业生产中,降低生产成本而又能提高枯草芽孢杆菌的产量,对枯草芽孢杆菌的发酵培养基进行研究。
本文先就培养基的主要原料,含水量,碳源,氮源,碳氮比,pH等几个因素作单因素实验。
研究表明最佳培养基是:稻草49.05%,玉M粉2.25%,尿素0.9%,CaCO 1.8%,KH PO 1.0% ,水含量57%,pH 7.8[1][2]。
关键词。
枯草芽孢杆菌。
培养基优化[3]。
应用Bacillus subtilis culture medium optimizationAbstract :along with the country the support to agriculture, microbialfertilizer has application in agriculture has been paid more and moreattention. And Bacillus subtilis in agriculture and other aspects of awide range of applications, therefore, on Bacillus subtilis are studiedmore and more, on Bacillus subtilis needs more and more. In order toBacillus subtilis in industrial production, reduce production cost andcan improve the yield of Bacillus, Bacillus subtilis fermentationmedium of.This article first medium main raw material, water content, carbonsource, nitrogen source, carbon and nitrogen ratio, pH and several otherfactors single factor experiment. Research shows that the optimummedium was49.05%: straw, corn flour 2.25% ,urea 0.9%,CaCO 31.8%,KH3 PO 4 1%, water content 57%, pH 7.8[1] [2].Key words:Bacillus subtilis。
枯草芽孢杆菌发酵培养基优化作者姓名专业指导教师姓名专业技术职务目录摘要 (1)ABSTRACT (2)第一章绪论 (3)1.1枯草芽孢杆菌简介 (3)1.2枯草芽孢杆菌的应用 (3)1.2.1枯草芽孢杆菌在工业酶生产中的应用 (3)1.2.2枯草芽孢杆菌在生物防治领域中的应用 (3)1.2.3枯草芽孢杆菌在微生物添加剂领域中的应用 (4)1.2.4 枯草芽孢杆菌在医药方面的应用 (4)1.2.5 枯草芽孢杆菌在水产中的应用 (4)1.2.6枯草芽孢杆菌是微生物学与分子生物学研究的良好试验材料 (5)1.2.7枯草芽孢杆菌在环境保护方面的应用 (5)1.3 国内外的研究现状与发展趋势 (6)1.4研究的思路、目的及意义 (7)第二章材料与方法 (7)2.1实验材料 (7)2.1.1 菌株鉴定 (7)2.1.2 培养基 (7)2.1.3 主要设备 (8)2.2 培养基的优化 (9)2.2.1 培养方法 (9)2.2.2实验流程 (9)2.2.3实验方法 (10)2.2.4正交试验 (11)第三章结果和分析 (11)3.1 鉴定结果如下 (11)3.2 枯草芽孢杆菌最优化培养基正交实验结果 (16)3.3 pH变化曲线(以G18为例) (19)3.4 实验总结 (25)致谢 (27)摘要枯草芽孢杆菌是主要的饲用益生菌菌株,本论文以两株枯草芽孢杆菌G18和G21培养的延滞期和倍增时间为评价指标,通过三角瓶摇床培养,进行了两因素三水平的正交试验,对发酵培养基主要组分进行了优化,豆粕处理的蛋白酶加量2u/g 豆粕、5u/g豆粕、10u/g豆粕和玉米浆添加量0.5%、1.0% 、1.5% 做两个因素三水平的正交实验,研究表明:G18最佳培养基是:葡萄糖0.5%,淀粉3%,豆粕3%,玉米浆1.0%,破壁酵母0.5%,磷酸氢二钠0.2%,硫酸镁0.1%,硫酸锰0.01%,普通a淀粉酶2u/g淀粉,蛋白酶添加量10u/g豆粕。
G21的最佳培养基是:葡萄糖0.5%,淀粉3%,豆粕3%,玉米浆1.5%,破壁酵母0.5%,磷酸氢二钠0.2%,硫酸镁0.1%,硫酸锰0.01%,普通a淀粉酶2u/g淀粉,蛋白酶添加量5u/g豆粕。
[关键词] 枯草芽孢杆菌培养基优化正交试验ABSTRACTBacillus subtilis is the main feed probiotic strains, in this thesis, G18 and G21 to twoB acillus subtilis culture lag phase and doubling time for the evaluation and shaking cultur e flask, an the two factors and three levels orthogonaltest, the main components ofthe fe rmentationmedium, soybean meal processing protease plus the amount of 2u / gsoybean meal, 5u / g, soybean meal, 10u / g of soybean meal and corn syrup added0.5%, 1.0%, 1. 5% do two factorsthe three-level orthogonal experiments, studies show that: G18, bes t medium: 0.5% glucose, starch 3%, soybean meal 3%, corn steep liquor1.0% yeast 0.5% , 0.2% disodium hydrogen phosphate, magnesium sulfate 0.1%, manganese sulfate 0.01 %, a common amylase 2u / g, starch, protease added 10u / g,soybean meal. G21 the bes t medium: glucose 0.5%, 3% starch, 3% soybean meal, corn steep liquor 1.5%, 0.5% of t he Yeast, disodium hydrogen phosphate 0.2%, magnesium sulfate 0.1% and 0.01%, man ganese sulfate, common a amylase 2u / g starch, proteaseadded 5u / g soybean meal.. [Keywords] Bacillus subtilis Medium optimization Orthogonal test第一章绪论1.1枯草芽孢杆菌简介枯草芽孢杆菌,是芽孢杆菌属的一种。
单个细胞 0.7~0.8×2~3微米,着色均匀。
无荚膜,周生鞭毛,能运动。
革兰氏阳性菌,芽孢0.6~0.9×1.0~1.5微米,椭圆到柱状,位于菌体中央或稍偏,芽孢形成后菌体不膨大。
菌落表面粗糙不透明,污白色或微黄色。
枯草芽孢杆菌菌体生长过程中产生的枯草菌素、多粘菌素、制霉菌素、短杆菌肽等活性物质,这些物质对致病菌或内源性感染的条件致病菌有明显的抑制作用。
枯草芽孢杆菌迅速消耗环境中的游离氧,造成肠道低氧,促进有益厌氧菌生长,并产生乳酸等有机酸类,降低肠道pH值,间接抑制其它致病菌生长。
枯草芽孢杆菌菌体自身合成α-淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶、纤维素酶等酶类,在消化道中与动物体内的消化酶类一同发挥作用,能合成维生素B1、B2、B6、烟酸等多种B族维生素,提高动物体内干扰素和巨噬细胞的活性,在饲料中应用广泛。
它还可以用来改善水质,应用在污水处理和环境保护中。
和其它微生物混合使用,还可以用于生物肥料和土地改良等。
1.2枯草芽孢杆菌的应用1.2.1枯草芽孢杆菌在工业酶生产中的应用工业酶的生产是工业微生物发酵的重要组成部分。
枯草芽孢杆菌是当今工业酶生应用最广泛的菌种之一,据不完全统计,枯草芽孢杆菌所产的酶占整个酶市场的50 %。
由于其产酶量高、种类多、安全性好和环保等优点,在现代工业生产中被广泛用作生产菌种,其发酵生产的酶已在食品、饲料、洗涤、纺织、皮革、造纸和医药等领域均发挥着十分重要的作用。
1.2.2枯草芽孢杆菌在生物防治领域中的应用枯草芽孢杆菌作为植物病害生防细菌之一,具有较强的防病作用美国迄今已有4 株枯草芽孢杆菌生防菌株获得环保局商品化或有限商品化生产应用许可,如美国AgraQuest公司用枯草芽孢杆菌QST713 菌株开发出活菌制剂杀菌剂SerenadeTM,并于2000 年通过美国环保局(EPA) 的登记,用于防治多种作物的白粉病、霜露病、疫病、灰霉病等病害。
我国利用枯草芽孢杆菌防治植物病害的应用研究也达到了世界先进水平,现已成功开发并投入生产的商品制剂有亚宝、百抗、麦丰宁、纹曲宁等产品。
1.2.3枯草芽孢杆菌在微生物添加剂领域中的应用枯草芽孢杆菌是我国允许使用的饲料微生物菌种,因其无毒、无害,经常被制成微生物添加剂,用于改善动物肠道功能、促进动物生长和预防疾病。
枯草芽孢杆菌在制剂中以内生孢子形式存在,孢子进入动物肠道后,在肠道上部能迅速复活并分泌高活性的蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶,有助于降解植物性饲料中复杂的碳水化合物,产生具有拮抗肠道致病菌的多肽类物质等,起到抑菌和预防作用。
另外,枯草芽孢杆菌是好氧菌,可通过消耗肠道内的氧气造成厌氧环境,促进肠道内优势菌厌氧菌的繁殖,维持肠道生态平衡。
如,研究发现猪采食含107CFU/g枯草芽孢杆菌制剂的饲粮3周后,粪中双歧杆菌数量显著上升,而链球菌和梭菌的数量则显著下降,且这种趋势仔猪较母猪更明显;猪饲料中添加枯草芽孢杆菌不仅可以提高饲料转化率和氮利用率,而且可以减少氨的产生。
此外,枯草芽孢杆菌具有耐高温、耐酸碱和耐挤压等特性,在饲料加工中保存良好,有利于推广应用。
1996年,枯草芽孢杆菌作为我国农业部正式批准的6种生物兽药之一已投入工厂化生产。
1.2.4 枯草芽孢杆菌在医药方面的应用国家级一类新药白天鹅气雾剂以枯草芽孢杆菌作为有效成分,主要用于治疗和预防烧伤和各种外伤引起的各种细菌感染,其作用机理是通过枯草芽孢杆菌活菌在创面上定殖、增殖而发挥生物拮抗作用,达到抗感染、促进刨面愈合的作用。
1.2.5 枯草芽孢杆菌在水产中的应用在水产上运用的芽孢杆菌主要是枯草芽孢杆菌。
在水体或饲料中添加枯草芽孢杆菌制剂,可以有效抑制或杀灭水体中或养殖生物体内的某些有害致病菌,并且能增强有益菌的群落,而达到防治水产疾病的目的。
芽孢杆菌具有很强的蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶活性,可降解饲料中的某些抗营养因子,饲料转化率提高8%以上,促进鱼类生长。
芽孢杆菌可以降低水体中硝酸盐、亚硝酸盐的含量,从而起到改善水质的作用。
芽孢杆菌还可以通过消灭病原体或减少病原体的影响来改善水质。
1.2.6 枯草芽孢杆菌是微生物学与分子生物学研究的良好试验材料枯草芽孢杆菌作为基因工程受体菌,可表达出近200种原核和真核生物来源的蛋白基因,并且无论是在生产上还是对基因组及物理图谱的研究上都处于中心位置,对它的研究涉及各个方面。
目前国际上在遗传工程中使用的芽孢宿主菌几乎全部来自Spizien及其学生建立的枯草芽孢杆菌169菌株转化系统,它同另一种常用大肠杆菌表达系统相比有着独特的优势,即可以将转入目的基因表达出的产物分泌到细胞体外,这就降低了进一步收集、分离和纯化基因表达产物的成本和工作量。
枯草芽孢杆菌能够在生长过程中产生有用代谢产物,且大部分直接分泌到培养基中,这在简化生产工艺的同时,也存在菌株自身分泌的降解性蛋白酶会影响表达产物的稳定性甚至会破坏表达产物的缺点。
近年来有人构建的双蛋白酶和三蛋白酶缺陷的枯草芽孢杆菌DB104和DB403菌株将有助于提高目的基因表达蛋白的稳定性。
这些都为枯草芽孢杆菌的广泛应用奠定了基础。
1.2.7枯草芽孢杆菌在环境保护方面的应用尹文林等不同养殖水体用20亿/g枯草芽孢杆菌B115株0.5 mg/L后,对养殖水体的溶氧和pH无明显的影响;氨氮最大降解值出现在使用后的第3~4天,平均降低(45.40±5.06)%;亚硝酸盐氮的最大降解值出现在使用后第3天,平均降低率为(16.03±3.82)%;硫化物的最大降解值出现在使用后第 3.4天,平均降低率为(23.01±7.27)%。
与对照组相比有明显差异(P >0.1),对总大肠茵群也有明显的抑制作用。