响应面法模拟优化蜡样芽孢杆菌W-3菌株产木聚糖酶发酵条件

Simulation Optimization of Fermentation Conditions for Xylanase Production of Bacillus cereus W-3 by Response Surface Methodology

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摘要[目的]应用响应面法对产木聚糖酶的工艺进行优化,为进一步大规模生产提供参考依据.[方法]通过单因素试验分别考察碳源、氮源、pH、温度、接种量和转速6个因素对蜡样芽孢杆菌W-3产木聚糖酶的影响.通过 Design Expert 10.0.3软件中的Box-Behnken进行响应面优化设计.通过对小麦麸皮、氯化铵、pH、温度、接种量和转速进行不同组合,系统地优化了发酵条件.利用二次响应面回归方法建立酶产量与各因素之间的数学模型,并通过回归分析确定各因素对酶产量的影响程度.[结果]小麦麸皮添加量、氯化铵添加量、pH和温度是影响发酵的主效应因素,单因子优化显示,蜡样芽孢杆菌W-3发酵产木聚糖酶条件为小麦麸皮35 g/L、氯化铵5 g/L、pH 8.0、温度70 ℃、接种量2％、转速210 r/min.在单因子优化的基础上进一步应用响应面优化,找到了更优的发酵参数,经过优化后的发酵条件为小麦麸皮33.0 g/L、氯化铵5.1 g/L、pH 8.3、温度73 ℃、接种量2％、转速210 r/min,该条件下蜡样芽孢杆菌W3发酵产生的木聚糖酶的酶活为523.24 U/mL.[结论]本试验通过响应面法优化了蜡样芽孢杆菌W-3发酵条件,在33.0 g/L小麦麸皮、5.1 g/L氯化铵、pH 8.3、73 ℃、2％接种量、210 r/min条件下,可获得较高的木聚糖酶的酶活(523.24 U/mL),比优化之前(225.53 U/mL)提高了2.32 倍.