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为提高苏云金芽胞杆菌工程菌BMB005的发酵水平,本文系统研究了发酵温度、发酵过程pH值的控制以及碳氮源补料种类、时间、浓度和方式等对该菌株发酵的综合影响。通过工艺优化,以H9培养基作为发酵培养基,30℃发酵,在对数生长期末期(第10~12h)和稳定期前期(第14~16h)分别恒速连续补加1%葡萄糖,可以使最终发酵液中杀虫晶体蛋白含量和生物效价分别提高74.4%和61.0%即7.85mg/mL和5403IU/μL(棉铃虫为供试虫靶)。 温度实验表明:在发酵罐中,与30℃培养相比,28℃培养会使杀虫晶体蛋白含量提高18.6%,但生物效价没有明显变化,且发酵周期延长5h;变温培养(在前16h,30℃培养;之后28℃培养)使杀虫晶体蛋白含量提高10.5%,生物效价也没有明显变化,发酵周期延长2h。 通过补加酸碱使发酵全程的pH值维持在6.8至7.2之间,可使发酵液中杀虫晶体蛋白含量和生物效价比对照分别提高6.7%和10.1%;若仅控制发酵中后期pH值,可使杀虫晶体蛋白含量和生物效价分别提高9.8%和16.1%。在培养基中添加1‰氯化铵对发酵前期pH值没有明显影响,但可降低发酵中后期发酵液pH值,并稳定在6.6至7.2之间,最终杀虫晶体蛋白含量和生物效价分别被提高20%和29%;稳定期前期恒速补加1%葡萄糖也可以适当降低发酵中后期的pH值,最终发酵液中杀虫晶体蛋白含量和生物效价分别提高33%和47%。 补加不同碳源的实验结果表明:发酵过程中补加葡萄糖效果最好。不同阶段补加不同浓度的葡萄糖的实验表明:在对数生长期术期(第10~12h)恒速补加1%葡萄糖可使生物效价提高39%,在稳定期前期(第14~16h)恒速补加1%葡萄糖可以使生物效价提高47%;在对数生长期术期或稳定期前册叵速补加20%葡萄糖均会使碳源对产物的转化率和发酵同步率降低。进一步实验表明:对数生长期末期补加葡萄糖是通过提高生物量进而提高发酵水平,而稳定期前期补加葡萄糖则可能是通过改善发酵中后期的pH环境和为菌体提供部分能量而提高发酵水平。通过考察补加方式发现:恒速连续补加方式比批次补加的效果好,镜检发现发酵过程中批次补加容易导致菌体形态异常。进一步实验发现:与不补加葡萄糖相比,在对数生长期木期和稳定期前期均恒速连续补加1%葡萄糖所得到的发酵效果较好,杀虫晶体蛋白含量和生物效价分别提高74.4%和61.0%;在第10~18h恒速连续补加2%葡萄糖可以使杀虫晶体蛋白含量提高82.2%,但生物效价仅提高49%。 摇瓶中氮源补加实验结果表明:稳定期前期批次补加蛋白胨不能显著地促进杀虫晶体蛋白的合成;对数生长期中期批次补加氨基酸的效果优于稳定期前期补加的效果;对数生长期中期补加0.15‰谷氨酸钠可使杀虫品体蛋白含量提高5.8%,补加0.15‰赖氨酸可以使晶体含量提高8.2%,对数生长期中期同时补加五种类型氨基酸(每种氨基酸的终浓度均为0.15‰)的效果最好,可以使晶体含量提高42%;补加氯化铵的实验发现,在起始培养基中添加1‰氯化铵时发酵效果最好。