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

来源：中国畜牧兽医杂志2024年第3期北京时间：

作者：肖遥, 李旭旭, 闫丽欢, 范新凤, 薛智权, 荆小院, 赵燕, 冯焱

单位：1. 山西农业大学生命科学学院, 太谷 030801;2. 山西农业大学动物科技学院, 太谷 030801

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。

关键词：蜡样芽孢杆菌W-3;木聚糖酶;Box-Behnken设计;响应面法

基金资助：山西省自然科学基金项目(20210302124018);山西省科技厅转化项目(J241942022)