許尚華++胡麗芳++陳守文

摘要：以地衣芽孢桿菌（Bacillus licheniformis）WX-02為研究對(duì)象，以提高其發(fā)酵產(chǎn)生的聚γ-谷氨酸的產(chǎn)量為研究目的，經(jīng)搖瓶發(fā)酵得到優(yōu)化的硝酸鈉補(bǔ)料方案，即初始硝酸鈉濃度為10 g/L，發(fā)酵至12 h時(shí)補(bǔ)加5 g/L硝酸鈉時(shí)聚γ-谷氨酸產(chǎn)量最大。將此補(bǔ)料方案在3 L發(fā)酵罐上進(jìn)行驗(yàn)證。結(jié)果表明，發(fā)酵得到的菌體生物量和聚γ-谷氨酸產(chǎn)量最大值分別為4.5 g/L和38.7 g/L，與對(duì)照相比分別提高55.2%和14.8%。通過(guò)補(bǔ)硝酸鈉可以提高菌體生物量和對(duì)谷氨酸的利用率，從而提高聚γ-谷氨酸的發(fā)酵水平。

關(guān)鍵詞：地衣芽孢桿菌（Bacillus licheniformis）；聚γ-谷氨酸；硝酸鈉；補(bǔ)料發(fā)酵；生物量

中圖分類(lèi)號(hào)：TQ920.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2014）04-0903-04

Optimizing Sodium Nitrate Fed-batch Culture on Poly（γ-glutamic acid） Fermentation by Bacillus licheniformis WX-02

XU Shang-hua，HU Li-fang，CHEN Shou-wen

（Key Laboratory of Agricultural Microbiology， Huazhong Agricultural University ， Wuhan 430070，China）

Abstract： Bacillus licheniformis WX-02 was used to study the ways of improving poly（γ-glutamic acid）（γ-PGA） yield. The optimal conditions of sodium nitrate feeding for γ-PGA fermentation by Bacillus licheniformis WX-02 by flask-shaking fed-batch fermentation were the initial sodium nitrate concentration 10 g/L， and 5 g/L of sodium nitrate added when fermentation to 12 h. The fermentation was carried out in a 3 L fermentor， showing that the maximum of biomass and γ-PGA yield was 4.5 g/L and 38.7 g/L with increase of 55.2% and 14.8%， compared with the control. It is indicated that adding sodium nitrate can increase biomass， enhance the utilization of glutamate， and improve the γ-PGA fermentation.

Key words： Bacillus licheniformis； poly-gamma-glutamic acid； sodium nitrate； feeding fermentation； biomass

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 菌株 地衣芽孢桿菌WX-02，由華中農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)業(yè)微生物學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室篩選和保藏，保藏號(hào)為CCTCC M208065。

1.2 方法

參考文獻(xiàn)：

[1] 陳詠竹，孫啟玲.γ-多聚谷氨酸的性質(zhì)、發(fā)酵生產(chǎn)及其應(yīng)用[J].微生物學(xué)通報(bào)，2004，31（1）： 122-126.

[2] BAJAJ I， SINGHAL R. Poly（glutamic acid）- an emerging biopolymer of commercial interest[J]. Bioresour Technol，2011， 102（10）：5551-5561.

[3] 曹名鋒，金映虹，解 慧，等.γ-聚谷氨酸的微生物合成、相關(guān)基因及應(yīng)用展望[J].微生物學(xué)通報(bào)，2011，38（3）：388-395.

[4] 蔡 謹(jǐn)，孫章輝，王 雋，等.補(bǔ)料發(fā)酵工藝的應(yīng)用及其研究進(jìn)展[J].工業(yè)微生物，2005，35（1）：42-48.

[5] 呂 萌，梁金鐘，王風(fēng)青.補(bǔ)料發(fā)酵枯草芽孢桿菌合成γ-聚谷氨酸的研究[J].食品科學(xué)，2011， 32（23）：225-228.

[6] 胡麗芳，李 欣，冀志霞，等.地衣芽胞桿菌WX-02補(bǔ)糖發(fā)酵聚γ-谷氨酸的工藝優(yōu)化[J]. 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2012，31（3）：287-292.

[7] YOON S H， DO J H， LEE S Y， et al. Production of poly-γ-glutamic acid by fed-batch culture of Bacillus licheniformis[J]. Biotechnology Letters，2000，22（7）：585-588.

[8] KRAFTA B， STROUSA M， TEGETMEYER H E. Microbial nitrate respiration -Genes， enzymes and environmental distribution[J]. Journal of Biotechnology， 2011，155（1）：104-117.

[9] CHENG C， ASADA Y， AIDA T. Production of γ-polyglutamic acid by Bacillus licheniformis A35 under denitrifying conditions[J]. Agricultural and Biological Chemistry，1989，53（9）：2369-2375.

[10] XU K D， STEWART P S， XIA F， et al. Spatial physiological heterogeneity in Pseudomonas aeruginosa biofilm is determined by oxygen availability[J]. Appl Environ Microbiol， 1998，64（10）：4035-4039.

[11] WEI X T， JI Z X， CHEN S W. Isolation of halotolerant Bacillus licheniformis WX-02 and regulatory effects of sodium chloride on yield and molecular sizes of poly-γ-glutamic acid[J]. Appl Biochem Biotechnol，2010，160（5）：1332-1340.

摘要：以地衣芽孢桿菌（Bacillus licheniformis）WX-02為研究對(duì)象，以提高其發(fā)酵產(chǎn)生的聚γ-谷氨酸的產(chǎn)量為研究目的，經(jīng)搖瓶發(fā)酵得到優(yōu)化的硝酸鈉補(bǔ)料方案，即初始硝酸鈉濃度為10 g/L，發(fā)酵至12 h時(shí)補(bǔ)加5 g/L硝酸鈉時(shí)聚γ-谷氨酸產(chǎn)量最大。將此補(bǔ)料方案在3 L發(fā)酵罐上進(jìn)行驗(yàn)證。結(jié)果表明，發(fā)酵得到的菌體生物量和聚γ-谷氨酸產(chǎn)量最大值分別為4.5 g/L和38.7 g/L，與對(duì)照相比分別提高55.2%和14.8%。通過(guò)補(bǔ)硝酸鈉可以提高菌體生物量和對(duì)谷氨酸的利用率，從而提高聚γ-谷氨酸的發(fā)酵水平。

關(guān)鍵詞：地衣芽孢桿菌（Bacillus licheniformis）；聚γ-谷氨酸；硝酸鈉；補(bǔ)料發(fā)酵；生物量

中圖分類(lèi)號(hào)：TQ920.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2014）04-0903-04

Optimizing Sodium Nitrate Fed-batch Culture on Poly（γ-glutamic acid） Fermentation by Bacillus licheniformis WX-02

XU Shang-hua，HU Li-fang，CHEN Shou-wen

（Key Laboratory of Agricultural Microbiology， Huazhong Agricultural University ， Wuhan 430070，China）

Abstract： Bacillus licheniformis WX-02 was used to study the ways of improving poly（γ-glutamic acid）（γ-PGA） yield. The optimal conditions of sodium nitrate feeding for γ-PGA fermentation by Bacillus licheniformis WX-02 by flask-shaking fed-batch fermentation were the initial sodium nitrate concentration 10 g/L， and 5 g/L of sodium nitrate added when fermentation to 12 h. The fermentation was carried out in a 3 L fermentor， showing that the maximum of biomass and γ-PGA yield was 4.5 g/L and 38.7 g/L with increase of 55.2% and 14.8%， compared with the control. It is indicated that adding sodium nitrate can increase biomass， enhance the utilization of glutamate， and improve the γ-PGA fermentation.

Key words： Bacillus licheniformis； poly-gamma-glutamic acid； sodium nitrate； feeding fermentation； biomass

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 菌株 地衣芽孢桿菌WX-02，由華中農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)業(yè)微生物學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室篩選和保藏，保藏號(hào)為CCTCC M208065。

1.2 方法

參考文獻(xiàn)：

[1] 陳詠竹，孫啟玲.γ-多聚谷氨酸的性質(zhì)、發(fā)酵生產(chǎn)及其應(yīng)用[J].微生物學(xué)通報(bào)，2004，31（1）： 122-126.

[2] BAJAJ I， SINGHAL R. Poly（glutamic acid）- an emerging biopolymer of commercial interest[J]. Bioresour Technol，2011， 102（10）：5551-5561.

[3] 曹名鋒，金映虹，解 慧，等.γ-聚谷氨酸的微生物合成、相關(guān)基因及應(yīng)用展望[J].微生物學(xué)通報(bào)，2011，38（3）：388-395.

[4] 蔡 謹(jǐn)，孫章輝，王 雋，等.補(bǔ)料發(fā)酵工藝的應(yīng)用及其研究進(jìn)展[J].工業(yè)微生物，2005，35（1）：42-48.

[5] 呂 萌，梁金鐘，王風(fēng)青.補(bǔ)料發(fā)酵枯草芽孢桿菌合成γ-聚谷氨酸的研究[J].食品科學(xué)，2011， 32（23）：225-228.

[6] 胡麗芳，李 欣，冀志霞，等.地衣芽胞桿菌WX-02補(bǔ)糖發(fā)酵聚γ-谷氨酸的工藝優(yōu)化[J]. 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2012，31（3）：287-292.

[7] YOON S H， DO J H， LEE S Y， et al. Production of poly-γ-glutamic acid by fed-batch culture of Bacillus licheniformis[J]. Biotechnology Letters，2000，22（7）：585-588.

[8] KRAFTA B， STROUSA M， TEGETMEYER H E. Microbial nitrate respiration -Genes， enzymes and environmental distribution[J]. Journal of Biotechnology， 2011，155（1）：104-117.

[9] CHENG C， ASADA Y， AIDA T. Production of γ-polyglutamic acid by Bacillus licheniformis A35 under denitrifying conditions[J]. Agricultural and Biological Chemistry，1989，53（9）：2369-2375.

[10] XU K D， STEWART P S， XIA F， et al. Spatial physiological heterogeneity in Pseudomonas aeruginosa biofilm is determined by oxygen availability[J]. Appl Environ Microbiol， 1998，64（10）：4035-4039.

[11] WEI X T， JI Z X， CHEN S W. Isolation of halotolerant Bacillus licheniformis WX-02 and regulatory effects of sodium chloride on yield and molecular sizes of poly-γ-glutamic acid[J]. Appl Biochem Biotechnol，2010，160（5）：1332-1340.

摘要：以地衣芽孢桿菌（Bacillus licheniformis）WX-02為研究對(duì)象，以提高其發(fā)酵產(chǎn)生的聚γ-谷氨酸的產(chǎn)量為研究目的，經(jīng)搖瓶發(fā)酵得到優(yōu)化的硝酸鈉補(bǔ)料方案，即初始硝酸鈉濃度為10 g/L，發(fā)酵至12 h時(shí)補(bǔ)加5 g/L硝酸鈉時(shí)聚γ-谷氨酸產(chǎn)量最大。將此補(bǔ)料方案在3 L發(fā)酵罐上進(jìn)行驗(yàn)證。結(jié)果表明，發(fā)酵得到的菌體生物量和聚γ-谷氨酸產(chǎn)量最大值分別為4.5 g/L和38.7 g/L，與對(duì)照相比分別提高55.2%和14.8%。通過(guò)補(bǔ)硝酸鈉可以提高菌體生物量和對(duì)谷氨酸的利用率，從而提高聚γ-谷氨酸的發(fā)酵水平。

關(guān)鍵詞：地衣芽孢桿菌（Bacillus licheniformis）；聚γ-谷氨酸；硝酸鈉；補(bǔ)料發(fā)酵；生物量

中圖分類(lèi)號(hào)：TQ920.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2014）04-0903-04

Optimizing Sodium Nitrate Fed-batch Culture on Poly（γ-glutamic acid） Fermentation by Bacillus licheniformis WX-02

XU Shang-hua，HU Li-fang，CHEN Shou-wen

（Key Laboratory of Agricultural Microbiology， Huazhong Agricultural University ， Wuhan 430070，China）

Abstract： Bacillus licheniformis WX-02 was used to study the ways of improving poly（γ-glutamic acid）（γ-PGA） yield. The optimal conditions of sodium nitrate feeding for γ-PGA fermentation by Bacillus licheniformis WX-02 by flask-shaking fed-batch fermentation were the initial sodium nitrate concentration 10 g/L， and 5 g/L of sodium nitrate added when fermentation to 12 h. The fermentation was carried out in a 3 L fermentor， showing that the maximum of biomass and γ-PGA yield was 4.5 g/L and 38.7 g/L with increase of 55.2% and 14.8%， compared with the control. It is indicated that adding sodium nitrate can increase biomass， enhance the utilization of glutamate， and improve the γ-PGA fermentation.

Key words： Bacillus licheniformis； poly-gamma-glutamic acid； sodium nitrate； feeding fermentation； biomass

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 菌株 地衣芽孢桿菌WX-02，由華中農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)業(yè)微生物學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室篩選和保藏，保藏號(hào)為CCTCC M208065。

1.2 方法

參考文獻(xiàn)：

[1] 陳詠竹，孫啟玲.γ-多聚谷氨酸的性質(zhì)、發(fā)酵生產(chǎn)及其應(yīng)用[J].微生物學(xué)通報(bào)，2004，31（1）： 122-126.

[2] BAJAJ I， SINGHAL R. Poly（glutamic acid）- an emerging biopolymer of commercial interest[J]. Bioresour Technol，2011， 102（10）：5551-5561.

[3] 曹名鋒，金映虹，解 慧，等.γ-聚谷氨酸的微生物合成、相關(guān)基因及應(yīng)用展望[J].微生物學(xué)通報(bào)，2011，38（3）：388-395.

[4] 蔡 謹(jǐn)，孫章輝，王 雋，等.補(bǔ)料發(fā)酵工藝的應(yīng)用及其研究進(jìn)展[J].工業(yè)微生物，2005，35（1）：42-48.

[5] 呂 萌，梁金鐘，王風(fēng)青.補(bǔ)料發(fā)酵枯草芽孢桿菌合成γ-聚谷氨酸的研究[J].食品科學(xué)，2011， 32（23）：225-228.

[6] 胡麗芳，李 欣，冀志霞，等.地衣芽胞桿菌WX-02補(bǔ)糖發(fā)酵聚γ-谷氨酸的工藝優(yōu)化[J]. 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2012，31（3）：287-292.

[7] YOON S H， DO J H， LEE S Y， et al. Production of poly-γ-glutamic acid by fed-batch culture of Bacillus licheniformis[J]. Biotechnology Letters，2000，22（7）：585-588.

[8] KRAFTA B， STROUSA M， TEGETMEYER H E. Microbial nitrate respiration -Genes， enzymes and environmental distribution[J]. Journal of Biotechnology， 2011，155（1）：104-117.

[9] CHENG C， ASADA Y， AIDA T. Production of γ-polyglutamic acid by Bacillus licheniformis A35 under denitrifying conditions[J]. Agricultural and Biological Chemistry，1989，53（9）：2369-2375.

[10] XU K D， STEWART P S， XIA F， et al. Spatial physiological heterogeneity in Pseudomonas aeruginosa biofilm is determined by oxygen availability[J]. Appl Environ Microbiol， 1998，64（10）：4035-4039.

[11] WEI X T， JI Z X， CHEN S W. Isolation of halotolerant Bacillus licheniformis WX-02 and regulatory effects of sodium chloride on yield and molecular sizes of poly-γ-glutamic acid[J]. Appl Biochem Biotechnol，2010，160（5）：1332-1340.