响应面优化解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)菌株JL54发酵培养基和培养条件

[目的]解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)JL54是一株对由落叶松新壳梭孢菌(Neofusicoccum laricinum)引起的落叶松枯梢病具有生防应用潜力的落叶松内生细菌。本研究通过单因素和响应面法试验设计优化菌株JL54的培养基组分和发酵条件，以增加发酵液中的有效活菌数，为后期该菌的推广应用及工业化生产奠定基础。[方法]以解淀粉芽孢杆菌JL54发酵液活菌数为质量指标，采用单因素分析法对发酵培养基组分(碳源、氮源、无机盐及其浓度)和培养条件(温度、初始pH、装液量、接菌量、摇瓶时间)进行初步筛选。将初筛结果结合响应面试验设计[plackett-burman(PB)、最陡爬坡试验、box-behnken design(BBD)]，筛选出对活菌数影响最为显著的因素进行进一步验证，建立各显著性因素的二次回归方程模型，完成对菌株JL54的培养基组分和培养条件的系统优化。[结果]单因素试验初步筛选后得到培养基组分为12g/L酵母提取物、8g/L酵母粉、8g/L硫酸镁，培养条件为37℃培养温度、初始pH6.4、30％装液量、1％接菌量、24h摇瓶时间时发酵液中活菌数最高。将单因素试验后的结果进行PB试验筛选得到酵母粉浓度、摇瓶时间和硫酸镁浓度是影响活菌量效果最显著的3个因素。最陡爬坡试验确定了响应面试验因素水平的中心点为12g/L酵母粉、32h摇瓶时间、7g/L硫酸镁。经BBD试验最终确定，培养基组分为12g/L的酵母提取物、11.8g/L酵母粉、7.2g/L硫酸镁，培养条件为30％装液量、1％接种量、37℃培养温度、31.8h摇瓶时间、初始pH为6.4时，可获得较高的菌体生长量。在本优化体系下，菌株JL54优化后发酵液的活菌数平均值为4.45×109cfu/mL，约为优化前发酵液的296.67倍。优化后的发酵液中菌体生长指数期较未优化的明显延长，且在更高活菌量的情况下进入稳定期。[结论]确定了解淀粉芽孢杆菌JL54摇瓶发酵的最适培养基培养条件。优化后显著提高了发酵液的活菌量，延长了菌体生长指数期，降低了生产成本，为菌株JL54未来的工业化生产和推广应用提供了重要的技术支持。