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为了提高纳豆中的蛋白酶活力,以纳豆芽孢杆菌为菌种,对鹰嘴豆纳豆液态发酵进行优化。将蛋白酶活力作为指标,采用Plackett-Burman法筛选出三个对蛋白酶活力影响最大的因素:装液量、转速和鹰嘴豆粉添加量;通过响应面法优化鹰嘴豆纳豆液态发酵的培养基和培养条件,所建立的二次回归方程拟合度良好,对提高蛋白酶活力影响显著(p=0.0006),所得最佳培养基为鹰嘴豆粉添加量5.9%,豆粕粉1.0%,葡萄糖0.6%,氯化钠0.5%,最佳发酵条件为:转速250 r/min,装液量76/500 mL,温度37 ℃,发酵时间48 h。该条件下发酵所得蛋白酶活力达3558.0±1.5U/mL,相对于对照培养基的2491.4±2.8U/mL提高了 42.8%,而且通过纤维蛋白平板法的验证,纳豆激酶溶解面积提高了 108.6%。结果表明,优化后的培养基组成和发酵条件能有效提高蛋白酶活力。利用复合诱变的手段,探究了超高压和紫外诱变对纳豆芽孢杆菌的适宜剂量和强度,选育蛋白酶产量高、活力强的优质复合诱变纳豆芽孢杆菌。确定超高压诱变条件250 MPa、5 min,紫外诱变条件15 W、20 cm、照射50 s。单一诱变与复合诱变菌株的延滞期显著缩短,提前进入对数生长期。超高压-紫外复合诱变菌株P-UV-4在蛋白酶活力的提高上尤为明显,是出发菌株的2.44±0.12倍、是超高压单一诱变菌株的1.32±0.07倍。在生物量方面,P-UV-4最低,但是其比蛋白酶活力是出发菌株的14.23±0.71倍、是超高压诱变菌株的3倍左右。实验结果表明,复合诱变更适合该菌株,且正向突变程度大,复合诱变是诱变育种的优良思路。对比优化前后的培养基、出发菌株和诱变菌株,结果表明,菌株P-UV-4在优化培养基中适应性好,最高蛋白酶活可达4227.3±211.4 U/mL,最高菌数为4.89× 109CFU/mL。通过Origin 9.0软件对发酵动力学曲线分析数据并进行拟合,基于修正Logistic方程得到菌体生长模型为y =-9.06029/1+(x/0.64828)1.42674+9.08638,相关系数R2=0.85036;基于GaussAmp函数得到产物生成模型为y =-205.73168 + 4091.30473e-(x-49.50762)2/1028.51533,相关系数 R2=0.98354;基于ExpDecl函数得到底物消耗模型为y=49.63199+180.77178e-x/64.61696,相关系数 R2=0.93639。