基本信息
- 项目名称：
- 响应面法优化解淀粉芽孢杆菌Q-12发酵培养基
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 生命科学
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 解淀粉芽孢杆菌Q-12在生长过程中产生的抗菌活性物质，能够强烈抑制镰刀菌、曲霉、青霉、毛霉等能引起食品腐败的真菌。Q-12发酵液的粗提产物对热稳定，121℃高压灭菌15min仍能保持很高的活性，易溶于水及极性有机溶剂，经非极性有机溶剂萃取后，保留在水相的活性物质活性变化不大，在较宽的pH值范围内都具有很高的抗菌活性，并且对蛋白酶K、胃蛋白酶、木瓜蛋白酶不敏感。
- 详细介绍：
- 本实验室从堆肥中筛选出一株对若干植物病原霉菌和病原真菌(如立枯丝核菌和尖镰孢菌)具有强烈抑制作用、并显示广谱抗菌活性的解淀粉芽孢杆菌Q-12，发酵液通过分离纯化后得到一种新型抗菌物质，有望作为新型生物农药来开发。本研究通过响应面法，对该解淀粉芽孢杆菌Q-12的发酵培养基配比与抑菌物质产量之间的关系进行建模，希望得到更好抑菌活性的最佳培养基配比，以期为进一步发酵控制提供基础数据。
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 本实验室从堆肥中筛选出一株对若干植物病原霉菌和病原真菌(如立枯丝核菌和尖镰孢菌)具有强烈抑制作用、并显示广谱抗菌活性的解淀粉芽孢杆菌Q-12，发酵液通过分离纯化后得到一种新型抗菌物质，有望作为新型生物农药来开发。本研究通过响应面法，对该解淀粉芽孢杆菌Q-12的发酵培养基配比与抑菌物质产量之间的关系进行建模，希望得到更好抑菌活性的最佳培养基配比，以期为进一步发酵控制提供基础数据。
科学性、先进性及独特之处
- 解淀粉芽孢杆菌Q-12是本实验室自行筛选的一株具有广谱抗菌活性的菌株，为了研发新型生物农药，其发酵培养基的优化试验设计采用了Plackett–Burman(PB)及Box-Behnken Design(BBD)方法，实验数据处理使用的Design-Expert是全球顶尖级的实验设计软件。
应用价值和现实意义
- 生物农药越来越受到人们的重视，并成为当今对农产品安全研究的热点。微生物易于培养，生长周期短，通过微生物制造生物农药已成为亟待开发的领域。解淀粉芽孢杆菌Q-12在生长过程中产生的抗菌活性物质，能够强烈抑制能引起农作物腐败的真菌，具有良好稳定性，有望用作抑制真菌的生物农药。本研究通过对解淀粉芽孢杆菌Q-12培养基的优化，对进一步发酵控制、研发新型生物农药具有重要意义
学术论文摘要
- 本实验室分离纯化得到的解淀粉芽孢杆菌Q-12能够对多种真菌与细菌产生抑制作用，在生物防治方面具有广阔的应用前景。为了寻求解淀粉芽孢杆菌Q-12较高抑菌活性的发酵条件，对其进行摇瓶培养，并利用Design Expert软件进行实验设计和响应面分析，对解淀粉芽孢杆菌Q-12发酵培养基进行优化。经过逐步回归分析建立了抑菌圈直径对培养基主要成分的二次回归模型，其回归方程的R2=0.9554。得到的最佳培养基主要组成为（g/L）：葡萄糖 3.92，氯化铵 0.19，氯化镁 3.83，牛肉膏 7.00。抑菌圈直径达到29mm。
获奖情况
- 已投至中国生物工程杂志，审稿中
鉴定结果
- 无
参考文献
- [1]车晓曦,李校堃.解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)的研究进展[J].北京农业, 2010, (03): 7-10. [2]刘俏,权春善,等.超滤解淀粉芽孢杆菌发酵液提取抗菌物质的研究[J]. 食品科技,2006,31(7): 70-72. [3]Nadir RM, Cleison LT, et al. New feather-degrading filamentous fungi [J]. Microb Ecol ,2008,56(01): 13–17.
同类课题研究水平概述
- 响应面法(Response surface methodology, RSM)是综合实验设计和数学建模, 通过实验得到的数据,采用多元二次回归方程来拟合因素与响应值之间的关系, 对影响产量的各因子水平及其交互作用进行优化与评价的方法。它可快速有效地确定多因子系统的最佳条件, 且求得的回归方程精确度高,是优化工艺、提高产品质量的一种有效方法, 因此被广泛地应用于各种生化反应和微生物发酵条件的优化和模型建立中。 自1945年Johnson等报道枯草芽孢杆菌产生抗菌物质后，众多科技工作者对其产生了浓厚的兴趣和极大的关注。芽孢杆菌是自然界中广泛存在的一种非致病性细菌，能产生多种抗菌物质，其中大部分是多肽，主要抑制革兰氏阳性菌；有些还能抑制革兰氏阴性菌、霉菌和酵母。它们易于繁殖，适应环境能力强，具有很大的开发利用价值。解淀粉芽孢杆菌能产生多种抑制植物病原真菌的抗菌物质，因而在生物防治中起着重要的作用。解淀粉芽孢杆菌发酵产物还能很好地抑制真菌和致病菌的生长，因此又可以作为生物农药在农业中加以应用。 目前农药越来越受到人们的重视，并已成为当今对农产品安全研究的热点。由于微生物易于培养，且生长周期短，通过微生物制造生物农药已成为亟待开发的领域。 目前发现的微生物农药中，能够抑制酵母及霉菌的只有少数几种，纳他霉素(Natamycin)也称游链霉素(Pimaricin)，作为一种较好的酵母菌和霉菌的抑制剂，已经被广泛应用于农业生产，但是纳他霉素在水中和极性有机溶剂中的溶解度很低，并且其活性的稳定性受pH值、温度、光照强度和氧化剂及金属的影响较大，限制了它的生物利用度。而解淀粉芽孢杆菌Q-12在生长过程中产生的抗菌活性物质，能够强烈抑制镰刀菌、曲霉、青霉、毛霉等能引起食品及农作物腐败的真菌，易溶于水及极性有机溶剂，受pH值、温度等的影响不大，具有良好稳定性，有望用作抑制真菌的生物农药。但要作为商品应用于市场, 首先要提高其产量, 因此优化发酵培养基是其中的关键环节之一。采用响应面法优化解淀粉芽孢杆菌Q-12发酵培养基, 为该菌的产业化开发提供现实依据。
