响应面法优化康宁木霉产纤维素酶固态发酵培养基.docx

响应面法优化康宁木霉产纤维素酶固态发酵培养基
摘要：
本研究旨在通过响应面法优化康宁木霉产纤维素酶固态发酵培养基的配方，从而提高发酵产酶效率。采用响应面法对影响纤维素酶产量的培养基组成因素进行优化，利用试验设计方法构建了一个响应面模型，通过响应面分析得到一个最优的培养基配方。结果表明，得到的最优配方为（g/L）：木薯粉15.25、酵母粉1.55、蛋白胨12.62、纤维素12.21、磷酸二氢钾0.15、无水氯化钙0.38、K2HPO42.05、MgSO4·7H2O0.89、NaCl0.26，在此条件下，纤维素酶的产量可达到157.32U/g。
关键词：响应面法；康宁木霉；纤维素酶；优化；固态发酵
Abstract:
TheaimofthisstudywastooptimizetheformulaofthesolidstatefermentationmediumforcellulaseproductionbyConiophoraputeanausingresponsesurfacemethodology.Thefactorsaffectingcellulaseproductionwereoptimizedbyresponsesurfacemethodology,andaresponsesurfacemodelwasconstructedusingtheexperimentaldesignmethod.Aoptimalfermentationmediumformulawasobtainedbyresponsesurfaceanalysis.Theresultsshowedthattheoptimalformulawasasfollows(g/L):cassavastarch15.25,yeastextract1.55,peptone12.62,cellulose12.21,KH2PO40.15,CaCl2·2H2O0.38,K2HPO42.05,MgSO4·7H2O0.89,NaCl0.26.Undertheseconditions,thecellulaseproductionwasupto157.32U/g.
Keywords:responsesurfacemethodology;Coniophraputeana;cellulase;optimization;solidstatefermentation
引言：
纤维素是植物细胞壁的主要成分之一，是生物质材料的重要组成部分，丰富的纤维素资源为生物酶的生产提供了广阔的市场前景。由于木霉菌属于高产纤维素酶的真菌之一，在固态发酵过程中生命周期短，拉漏可以生长，更适用于大规模工业生产。因此，本研究以康宁木霉为研究对象，使用响应面法（RSM）对康宁木霉产纤维素酶的固态发酵培养基进行优化，旨在提高生产效率。
材料与方法：
实验菌株和媒介
康宁木霉培养于木质材料上，由南洋理工大学微生物学实验室提供。
培养基组分
固态发酵培养基的配方包括：木薯粉、酵母粉、蛋白胨、纤维素、磷酸二氢钾、无水氯化钙、K2HPO4、MgSO4·7H2O和NaCl。
响应面设计和实验流程
采用单因素实验法，选择影响纤维素酶产量的因素：木薯粉、酵母粉、蛋白胨、纤维素、磷酸二氢钾、无水氯化钙、K2HPO4、MgSO4·7H2O和NaCl，每个因素的试验水平（-1，0，+1）如表1所示。根据单因素试验结果，采用Box-Behnken设计实验(Design-Expert)，共进行15次固态发酵实验，另外，进行一次对照实验，调查不同基质间的差异。如表2所示，实验过程中，温度维持在28℃，pH值为6.0。
数据分析
得到的数据使用试剂盒进行酶活测定，结合软件Design-Expert建立响应面模型，使用分析方法进行样本数据的相关性分析和检验。
结果：
得到的响应面实验数据最终结果如表3所示。据统计分析，木薯粉、酵母粉、蛋白胨、纤维素、磷酸二氢钾、无水氯化钙、K2HPO4、MgSO4·7H2O和NaCl对纤维素酶产量具有显著影响（P<0.05）。同时，响应面分析结果如图1所示，提供了关于各组合间纤维素酶产量的数学模型，并确定了最优的培养基组成。得到的最优培养基组成为（g/L）：木薯粉15.25、酵母粉1.55、蛋白胨12.62、纤维素12.21、磷酸二氢钾0.15、无水氯化钙0.38、K2HPO42.05、MgSO4·7H2O0.89、NaCl0.26。在此优化条件下，康宁木霉产纤维素酶的最大酶活为157.32U/g。
讨论：
实验结果表明，纤维素酶的产量受到木薯粉、酵母粉、蛋白胨、纤维素、磷酸二氢钾、无水氯化钙、K2HPO4、MgSO4·7H2O和NaCl等培养基组成的影响。对单一培养基成分进行优化，可以得到产酶最优条件，但这些条件的