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本文对一种新诱变胶质芽孢杆菌菌株PM13的培养基成分和培养条件进行了优化,确定了该菌株的培养工艺,使其芽孢生成量得到显著提高的同时显著降低了发酵液粘度;对该菌株所产胞外多糖组成进行了研究,确定了胞外多糖的单糖组成,为PM13菌株的工业化生产和土壤改良机理研究奠定基础。本论文的主要研究结果如下:
对PM13菌株生长特性进行了研究,在进行一代活化后该菌可以获得良好的传代性能,生长周期为40 h,可以用于工业连续化生产。
通过气相色谱分析得知PM13菌株所产胞外多糖中含有葡萄糖、半乳糖、甘露糖和木糖,其中前三者为主要成分,各种糖的含量比例为木糖:甘露糖:葡萄糖:半乳糖=1:4.04:5.57:3.08。
通过单因素实验、正交实验和均匀实验得到PM13菌株的最佳培养基成分(g/L)为:糖蜜3.67、淀粉1.83、豆粕粉7.0、CaCO38.5、K2HPO42.0、MgSO4·7H2O1.4、NaCl0.2,芽孢生成量为2.2×108 cfu/mL,与未优化时比较,芽孢生成量提高了105倍,并且发酵液稠度系数显著降低到0.028 Pasn。
通过单因素实验得到PM13菌株优化后培养条件为:初始pH值7.5、温度34℃、转速200 r/min、接种量3%、装液量50 mL/250 mL三角瓶,在此条件下培养的芽孢生成量为1.2×109 cfu/mL,比未优化前提高了5倍,并且发酵液稠度系数为0.015 Pasn。
通过PM13菌株在10 L机械搅拌式生物反应器中进行发酵的研究得知,在消泡剂添加量0.03%、搅拌转速前期250 r/min、后期500 r/min,装液量70%,接种量5%的发酵工艺下,经过36 h的发酵,可以获得1.0×109cfu/mL芽孢生成量,并且在整个发酵过程中发酵液稠度系数不高于0.21 Pasn。