高产中性纤维素酶的巨大芽胞杆菌基因工程菌发酵工艺条件优化

农业生物技术学报，2011年，第19卷，第3期，第557~564页JournalofAgriculturalBiotechnology,2011,Vol.19,No.3,557~564

研究报告ALetter

高产中性纤维素酶的巨大芽胞杆菌基因工程菌发酵工艺条件优化

李春梅1何江波2陈惠2*王红宁3韩学易2吴琦2

1四川农业大学农学院，成都610064；2四川农业大学生命科学与理学院，雅安625014；3四川大学生命科学学院动物疾病防控生物工程研究中心，成都610064

*通讯作者，chen62hui@yahoo.com.cn

摘要为了加快纤维素酶工业化应用的步伐，解决纤维素酶发酵工业产量低、生产成本高等问题，本研究采用正交设计法对高产中性纤维素酶的巨大芽胞杆菌(Bacillusmegaterium)基因工程菌的培养基和发酵条件进行优化。结果表明，最佳发酵培养基成分为：麦麸2.5%、玉米浆1.5%、磷酸二氢钾0.75%、硫酸镁0.04%、氯化钠0.25%；最佳发酵条件为：温度37℃，pH7.0，罐压0.03~0.05Mpa，转速600r/min，装液量3L，接种量10%，培养4h后以0.25g/L/h的流速流加木糖10h，发酵16h后，以恒溶氧方式流加补料8h，共补加料320

发酵过程控制溶氧浓度≥30%。该工程菌在此最佳发酵条件下培养，纤维素酶活力可达3846.48U/mL，mL，

是优化前摇瓶发酵的4.3倍。本研究可为工业化生产纤维素酶提供依据。关键词纤维素酶，巨大芽胞杆菌，培养基，发酵条件，正交设计

OptimizationofFermentationConditionsforProducingNeutralCellulasefromaHigh-yieldBacillusmegateriumGeneticEngineeringBacteria

LiChunmei1HeJiangbo2ChenHui2*WangHongning3HanXueyi2WuQi2

1CollegeofAgronomy,SichuanAgriculturalUniversity,Chengdu610064,China;2CollegeofLifeandPhysicalSciences,SichuanAgriculturalUniversity,Ya'an625014,China;3BioengineeringResearchCenterforAnimalDiseasePreventionandControl,CollegeofLifeSciences,SichuanUniversity,Chengdu610064,China

*Correspondingauthor,chen62hui@yahoo.com.cnDOI:10.3969/j.issn.1674-7968.2011.03.023

AbstractTospeedupthepaceofindustrialapplicationofcellulose,andsolvethelowyield,highproductioncostissuesinfermentationindustry,orthogonaldesignmethodologywasappliedtooptimizethefermentationofBacillusmegateriumgeneticengineeringbacteriaforneutralcellulase.Resultsindicatedthatoptimalmediumcompositionswere2.5%wheatbran,1.5%cornthickliquid,0.75%KH2PO4,0.04%MgSO4,and0.25%NaCl;Theoptimalfermentationconditionswerefermentationtemperatureof37℃,pH7.0,tankpressure0.03~0.05Mpa,rotationspeedofshaker600r/min,3Lofpackingvolume,10%inoculationamount,fed10hxyloseby0.25g/L/hflowrateafter4hcultured,constantdissolvedoxygenfed-batch8hafter16hoffermentation,dissolvedoxygen≥30%duringthefermentationprocess.Theactivityofneutralcellulaseobtainedatthisoptimalfermentationconditionwas3846.48U/mL,whichwas4.3timesoftheshakingflaskculture.Thisresearchcanprovidethebasisforthecellulasemanufacture.Keywords

Cellulase,Bacillusmagterium,Medium,Fermentationconditions,Orthogonaldesign

能源、食物、化工原料，对解决能源危机、食物短缺、环境污染等具有重大的现实意义(吕东海等,2004;刘颖和林亲录,2006)。纤维素酶是一类能够降解纤

纤维素类物质是地球上最丰富、廉价的可再生资源，目前自然界中仅有一小部分得到了利用。利用微生物生产的纤维素酶将其降解转化为人类急需的

DOI:10.3969/j.issn.1674-7968.2011.03.023基金项目：本研究由四川省科技支撑计划(No.2008GZ0150)资助收稿日期：2010-11-01接受日期：2011-01-21