研究报告
中国酿造
2011年第8期总第233期
响应面法优化枯草芽孢杆菌3-羟基丁酮发酵培养基
徐慧"，贾士儒*，刘建军2
（1.天津科技大学天津市工业微生物重点实验室，天津300457;2.山东省食品发酵工业研究设计院
食品与发醇工程重点实验室，山东济南250013）
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摘要：采用响应面法对枯草芽孢杆菌TH-553-羟基丁酮发醇培养基进行了优化，确定了葡萄糖、醇母没膏和玉米浆是影响菌株3-羟 90
相比提高了31%。10L发醇罐发醇试验，发酵周期72h，3-羟基丁酮发酵产率达到47.85g/L。关键词：响应面：枯草劳孢杆菌：3-羟基丁酮：发醇培养基：优化
中图分类号：TQ920.1
文献标识码：A
文章编号：0254-5071(2011)08-0133-05
OptimizationofacetoinfermentationmediumofBacillussubtilisbyresponsesurfacemethodology
XU Hui', JIA Shiru'*, LIU Jianjun?
(l.KeyLaboratory ofIndustrial Microbiology,Ministry ofEducation,TianjinUniversityof ScienceandTechnology,Tianjin 300457, China; 2.Key Laboratory ofFood &Fermentation Engineering, Shandong Food & Fermentation Industry Rescarch &
Design Institute, Jinan 250013, China)
Abstract: Response surface experiment was used to optimize the fermentation medium by Bacillus subtilis TH-55. Glucose, yeast extract and com steep liquor were the main factors affecting the acetion yield. The optimum fermentation medium were as followed: glucose 102g/L, yeast extract osseoooeoesooeseene/oaso/g9 0.5g/L, The acetoin yield was 46.25g/L under these conditions, which was increased by 31% compared to that before optimization. The acetoin yicld reached the highest value of 47.85g/L in 10L fermenter after 72h fermentation.
Key words: response surface; Bacilus subrilis, acetoin; fermentation medium; optimization
3-羟基丁酮又名乙偶姻、甲基乙酰甲醇，是一种重要的风味物质，自然存在于玉米、葡萄、可可、苹果、香蕉、干酪、肉类等食品中，是许多奶制品尤其是奶酪中普遍存在的一类风味化合物，作为国际上常用的香料品种，主要用于奶油、乳品、酸奶和草莓型香料等生产。此外，3-羟基丁酮作为一种4C平台化合物，广泛应用于其它众多行业， 2004年美国能源部已将其列为30种优先开发利用的平台化合物之一0。3-羟基丁副可以由丁二酮部分还原等化学方法合成，化学合成法都存在产品收率和得率较低、环境污染较严重、产品食用安全性低、原料来源受限制等缺点，尤其是化学合成纯度高以及旋光度一定的产品存在困难，极大地限制了3-羟基丁酮生产规模的发展和应用间。由于生物过程对环境影响小，许多国家的食品法规已认可由生物技术生产获得的天然物质可视为纯天然物质，化学合成方法逐步被以糖为原料生物发酵生产方法所代替围。
生物方法生产3-羟基丁酮培养基涉及到多种组分，各组分之间存在着错综复杂的相互关系，要获得理想的3-羟基丁酮发酵产率，培养基的优化工作显得尤为重要。目前，用于微生物培养基优化工作研究已有多种数学统计方法，其中以响应面方法的效果最为显著，已有很多成功的例
子[。响应面方法（ResponseSurfaceMethodology，简称 RSMD是利用合理的实验设计并通过实验得到相关的数据，采用多元二次回归方程来拟合因素和响应值之间的函数关系，通过对回归方程的分析来导求最优工艺参数解决多变量问题的一种方法，已经成为降低开发成本、优化工艺条件、提高产品质量、解决生产过程中实际问题的一种有效方法。本研究中，利用响应面方法对枯草芽孢杆菌TH-55 3-羟基丁酮发酵培养基进行了优化研究，确定了菌株发酵生产3-羟基丁酮的最佳培养基组成，菌株3-羟基丁酮发酵产率达到了46.25g/L。
1材料与方法 1.1菌株
枯草芽孢杆菌TH-55(实验室保藏菌株)。 1.2培养基
斜面/平板培养基：葡萄糖20g/L，蛋白陈10g/L，酵母浸提物5g/L，玉米浆5g/L，氯化钠5g/L，硫酸锰0.05g/L，琼脂20g/L。
液体种子培养基：葡糖30g/L，酵母浸提物5g/L，玉米浆20g/L，硫酸铵5g/L，磷酸二氢钾1g/L。
摇瓶发酵培养基：葡葡糖60g/L，酵母浸提物5g/L，玉
收稿日期：2011-04-14
基金项目：山东省科技攻关计划课遂（鲁科规字[2009)84号，2009GG2002022)
作者简介：徐慧（1982-），女，山东青岛人，博士研究生，主要从事发醇工程方面的研究工作：贾士需*，教授，通讯作者。