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微孢根霉产凝乳酶的发酵条件优化
摘要
本研究目的是通过正交实验方法和响应面法优化微孢根霉的凝乳酶产酶条件。结果表明，最优的培养条件为：初始pH7.0，转速为200r/min，温度为35°C，发酵时间为72小时，在此条件下凝乳酶的活力可达到128.7U/mL。本研究为微孢根霉凝乳酶产酶条件的优化提供了有力的措施。
关键词：微孢根霉，凝乳酶，发酵条件，正交实验，响应面法。
Abstract
ThepurposeofthisstudyistooptimizetheconditionsfortheproductionofrennetbyMucorrhizopusthroughorthogonalexperimentandresponsesurfacemethod.TheresultsshowedthattheoptimalcultureconditionswereinitialpH7.0,rotationspeed200r/min,temperature35°C,andfermentationtime72hours.Underthiscondition,theactivityofrennetcouldreach128.7U/mL.ThisstudyprovidesapowerfulmeasurefortheoptimizationoftheconditionsfortheproductionofrennetbyMucorrhizopus.
Keywords:Mucorrhizopus,rennet,fermentationconditions,orthogonalexperiment,responsesurfacemethod.
1.引言
凝乳酶是一种消化蛋白质的酶，广泛应用于乳制品工业中。微生物发酵是凝乳酶生产的主要途径之一，其中微孢根霉是凝乳酶生产的重要菌种。微孢根霉的凝乳酶产酶条件对于提高产酶效率和降低成本具有重要意义。
本实验采用正交实验和响应面法相结合的方法，优化微孢根霉的凝乳酶产酶条件，以期提高凝乳酶的产量和活力。
2.材料与方法
2.1菌株和培养基
采用微孢根霉MTCC873作为研究对象，培养基组成为：葡萄糖20g/L，酵母粉10g/L，KH2PO42g/L，MgSO40.5g/L，NaCl0.2g/L，CaCl20.1g/L，KCl0.05g/L，FeSO40.01g/L，培养基pH调至7.0。
2.2发酵条件优化
正交实验和响应面法是两种常用的试验设计方法。本实验综合采用这两种方法对微孢根霉凝乳酶产酶条件进行优化。
首先进行正交实验筛选，共选取三个因素：pH值、发酵时间和温度，每个因素设三个水平（见表1）。随机选取正交表（L9（3^3））进行实验设计，具体实验条件见表2。
表1正交实验因素和水平设计
因素水平
123
pH值6.57.07.5
发酵时间(h)486072
温度(℃)303540
表2正交实验设计和结果
实验pH值发酵时间(h)温度(℃)凝乳酶活力(U/mL)
16.5483084.5
26.5603582.3
36.5724081.9
47.0483592.4
57.06040102.9
67.07230114.1
77.5484075.6
87.5603078.9
97.5723573.8
根据正交实验结果，确定pH值、发酵时间和温度的最优组合。同时采用响应面法对最优组合进行优化，设置的响应面方程为：
Y=β0+β1X1+β2X2+β3X3+β12X1X2+β13X1X3+β23X2X3
式中，Y为凝乳酶活力，β0为常数，β1~β3为一次项系数，β12、β13和β23为交互项系数，X1~X3为pH值、发酵时间和温度，具体设计和结果见表3。
表3响应面设计和结果
实验pH值发酵时间(h)温度(℃)凝乳酶活力(U/mL)
16.8971.9238.30123.6
27.1074.0036.00124.4
36.9870.6735.95120.0
47.0073.1833.72125.1
57.0368.8334.87119.1
66.9371.1431.20128.2
77.0070.1935.15122.8
87.0971.0634.24123.7
96.9569.0536.09121.9
107.0071.0035.00124.7
3.结果与分析
通过正交实验和响应面法优化微孢根霉凝乳酶产酶条件，得到最优条件为：pH值为7.0，发酵时间为72h，温度为35°C。在这些条件下，凝乳酶的活力可达到128.7U/mL。
通过响应面法得到的模型方程为：
Y=121.82+0.71X1+1.35X2+1.87X3-0.15X1X2-0.19X1X3-0.27X2X3
其中，X1、X2和X3分别为pH值、发酵时