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1、枯草芽孢杆菌发酵产碱性蛋白酶条件的研究摘要产碱性蛋白酶枯草芽孢杆菌在前期培养基质优化的基础上,采用了分阶段溶氧控制策略，在5L发酵罐中进行过程控制,即在0～13h控制溶氧为40%，13～21h控制溶氧为50%，13h后控制溶氧为40%。探索分阶段溶氧对枯草芽孢杆菌发酵过程的影响。利用单因素法对一株枯草芽孢杆菌发酵产碱性蛋白酶的培养基成分进行优化，确定发酵培养基各成分最适宜配比。最后确定了该菌株的最适发酵培养基配方为(g/100mL)：酵母浸粉1.75,麦芽糊精10,柠檬酸钠0.3,CaCl20.3,Fe2+0.5;最适摇瓶发酵条件为:菌龄12h,接
2、种量3.5%,装液量50mL/250mL,摇床转速200r/min,34℃,发酵54h,碱性蛋白酶的发酵单位可达507.53U/mL,比在其他无机盐条件下的产量都高。此外,还进行了5L罐放大实验,装液量为3L,在5L罐所确定的最适工艺条件下,发酵单位可达520.2u/mL。关键词：碱性蛋白酶；枯草芽孢杆菌；液体培养基引言 碱性蛋白酶是指在碱性条件下水解蛋白质肽键的酶类,主要应用.于生产加酶洗涤[1],另外,在制革、丝绸、医药、食品、饲料和生物化学试剂等领域也有应用。我国在20世纪70年代初期就成功开发了碱性蛋白酶,并实现了工业化生产[2]。目前,我
3、国用于生产的菌种为国内学者自行筛选诱变的菌株———枯草芽孢杆菌,其发酵单位在10000u/mL以上,与国外先进水平相差甚远[3]。本实验所采用的产碱性蛋白酶菌株为枯草芽孢杆菌,其实验发酵单位为22000u/mL,与国外大型酶制剂公司所报道的生产水平30000u/mL相差较大[4]。本实验对该菌株的发酵培养基利用单因素实验确定其基本成分，选择出适合该菌株发酵的最适培养基，从而使其酶活有一定的增长,为其工业化生产奠定基础。1 材料与方法1.1 菌种与培养基1.1.1菌种枯草芽孢杆菌(Baci11ussubti1is)由农业与生物技术学院发酵工程实验室提
4、供。1.1.2培养基1.1.2.1种子培养基胰蛋白胨5g,酵母浸粉5g,葡萄糖10g,K2HPO410g1.1.2.2发酵培养基酵母浸粉5g,麦芽糊精20g,柠檬酸钠3g,CaCl23g,Fe2+0.5g1.2试剂及仪器酪氨酸、福林酚试剂、三氯乙酸、无水碳酸钠、干酪素、棉籽饼粉、酵母浸粉、麦芽糊精、柠檬酸钠、CaCl2、K2HPO4、KCl；pH计、722分光光度计、恒温水浴锅、离心机。1.3方法1.3.1以无机盐为单因素优化发酵培养基取牛肉膏0.5g、葡萄糖0.5g、用水定溶至150mL，pH值自然。将以上中的培养液分别装入6个三角瓶中（各25m
5、L），将FeSO40.02%,Fe2(SO4)30.02%,MgSO4、溶液分别加入到其中5个三角瓶中并标记。灭菌，121℃高压灭菌20min。接种在已灭菌的六个三角瓶中接入菌种，放入振荡培养箱在37℃下培养48h，转速200r/min。在其他条件不变的情况下，以酶活力为指标，确定最佳无机盐成分。1.3.2碱性蛋白酶活力的测定取培养液于1200r/min离心15min取上清液稀释至10和50倍，采用福林法测定蛋白酶活力[5]。取试管7支（一支为空白对照，样品重复两次）各加入稀释的样品1mL，40℃水浴预热3min，再加入同样预热过的1%干酪素1mL
6、，精确反应10min，加0.4mol/L三氯乙酸2mL终止反应，混匀水浴沉淀15min后过滤，吸取滤液1mL加入0.4mol/L的Na2CO35mL混匀，再加入1mL福林试剂摇匀置40℃水浴20min，空白测定同上，但在加干酪素之前先加0.4mol/L的三氯乙酸2mL，波长下以空白为对照，用分光光度计680nm波长下测定样品的A680酶活力单位定义为：在温度55℃pH10.0条件下，1min水解酪素产生1μg酪氨酸所需酶量定义为1个酶活力单位，以U表示。样品的酶活力X(U/ml)＝A680×K×n×4/10式中：A—样品平行实验的平均吸光度K—吸光
7、常数4—反应试剂的总体积(ml)10—反应时间(min)n—稀释倍数1.3.2根据以上发酵培养基的优化，选择有利于产酶的无机盐为主要影响因素配置发酵培养基进行发酵罐控制发酵，在发酵前要进行电机的标定，发酵罐的实消。1.3.3发酵到10小时后每隔2小时利用福林发测酶活。2结果与分析2.1碱性蛋白酶酶活力测定标准曲线碱性蛋白酶测定的标准曲线结果如图1所示。由该曲线求得线性回归方程为：Y=89.317X-2.048，R2=0.9935,K=104.6459本法在酪氨酸浓度0～60μg/ml范围内有良好的线性关系。2.2无机盐对枯草芽孢杆菌发酵产碱性蛋白酶
8、的影响由图2可知无机盐离子Fe2+对枯草芽孢杆菌产碱性蛋白的影响比较显著，原因是Fe2+离子是生物氧化必需的。Fe2+离子
