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枯草芽孢杆菌发酵蔗渣生产黄腐酸的工艺条件优化
摘要
本研究旨在优化枯草芽孢杆菌发酵蔗渣生产黄腐酸的工艺条件。通过单因素试验和正交实验，探究了发酵温度、酵母提取液添加量、发酵时间和pH值等因素对黄腐酸产量的影响，得到了最优工艺条件：发酵温度38℃，酵母提取液添加量6%，发酵时间72小时，初始pH值6.5。在此条件下，黄腐酸产量可达到4.27g/L，较优化前提升了63.29%。因此，该工艺条件可作为黄腐酸的高效生产工艺参考。
关键词：枯草芽孢杆菌；蔗渣；黄腐酸；工艺条件优化
Abstract
TheaimofthisstudywastooptimizethefermentationprocessconditionsofBacillussubtilisforproducinghumicacidfromsugarcanebagasse.Bysingle-factorexperimentsandorthogonalexperiments,theeffectsoffermentationtemperature,yeastextractadditionamount,fermentationtimeandpHvalueonhumicacidproductionwereexplored.Theoptimalprocessconditionswereobtainedasfollows:fermentationtemperatureof38℃,yeastextractadditionamountof6%,fermentationtimeof72hours,initialpHvalueof6.5.Undertheseconditions,theyieldofhumicacidreached4.27g/L,whichwasincreasedby63.29%comparedwiththeoriginalprocess.Therefore,thisprocessconditioncouldbeusedasareferencefortheefficientproductionofhumicacid.
Keywords:Bacillussubtilis;sugarcanebagasse;humicacid;processconditionoptimization
引言
黄腐酸是一种天然有机物，广泛应用于土壤改良剂、植物生长调节剂、食品添加剂等领域。研究表明，蔗渣是一种潜在的黄腐酸生产原料，白腐菌和厌氧菌可将蔗渣转化为富含黄腐酸的分解产物。然而，这些菌的生长速度较慢，黄腐酸产量低，且生产过程需要耗费大量的时间和能源。因此，寻找更适合黄腐酸发酵的微生物和工艺条件对提高黄腐酸的产量和质量具有重要意义。
枯草芽孢杆菌是一种常见的芽孢杆菌，具有速生速繁、抗逆性强等特点，适合在工业化规模下生产有机酸及其衍生物。本研究旨在通过优化枯草芽孢杆菌发酵蔗渣生产黄腐酸的工艺条件，提高黄腐酸的产量和质量。
材料与方法
材料
枯草芽孢杆菌、蔗渣、酵母提取液、玉米粉、氢氧化钠、硫酸。
方法
1.物质发酵
取适量的枯草芽孢杆菌接种至物质发酵培养基中，培养24h后，将菌液接种至含有蔗渣、酵母提取液、玉米粉和氢氧化钠的发酵培养基中，调节初始pH值，置于摇床上进行培养。
2.单因素试验
改变发酵温度、酵母提取液添加量、发酵时间和pH值等参数，单独进行试验，以黄腐酸产量为指标，探究各因素对黄腐酸产量的影响。
3.正交实验设计
通过正交试验设计，筛选出对黄腐酸产量重要的因素和最佳的水平组合。试验组数为16组，包括4个因素（发酵温度、酵母提取液添加量、发酵时间和pH值）各4个水平，黄腐酸产量为试验指标。
4.数据处理
通过SPSS19.0统计软件对黄腐酸产量进行方差分析和正交分析，得到最佳工艺条件。
结果与讨论
单因素试验结果表明，发酵温度、酵母提取液添加量、发酵时间和pH值对黄腐酸产量均有显著影响。随着发酵温度的升高，黄腐酸产量呈先升高后降低的趋势，最佳发酵温度为38℃；酵母提取液添加量在3%至6%之间时，黄腐酸产量最高；发酵时间在48h至72h之间时，黄腐酸产量达到峰值；初始pH值在6.0至7.0之间时，黄腐酸产量最高。
正交试验结果显示，发酵温度、酵母提取液添加量、发酵时间和pH值对黄腐酸产量的影响顺序依次为：发酵时间>初始pH值>酵母提取液添加量>发酵温度。最优工艺条件为：发酵温度38℃、酵母提取液添加量6%、发酵时间72h、初始pH值6.5。在此条件下，黄腐酸的产量为4.27g/L，相比优化前提高了63.29%。
结论
通过单因素试验和正交试验探究枯草芽孢杆菌发酵蔗渣生产黄腐酸的工艺条件，得到了最优工艺条件：发酵温度38℃、酵母提取液添加量6%、发酵时间72h、初始pH值6.5。在此条件下，