响应面法优化绿色木霉产孢子固体发酵培养基

doi:10.11924/j.issn.1000-6850.casb20200100045

摘要/Abstract

摘要：

为探讨绿色木霉固体发酵产孢子的最佳发酵培养基。运用响应面法设计试验,筛选出主要影响因子碳酸钙、硫酸铵及氯化锰,以孢子量为响应值建立二次回归方程,并借助Design Expert 8.0.6软件进行分析数据并确定优化条件。结果表明,在温度28℃,接种量15%,料水比1:0.70的培养条件下发酵7天,孢子量为8.505×10⁹CFU/g。通过优化,最终确定最佳发酵配方为：麸皮（过40目筛）50%,稻壳粉（过20目筛）30%,玉米粉（过80目筛）20%,硫酸铵1.08%,黄豆饼粉2.00%,玉米浆干粉2.00%,碳酸钙0.55%,氯化锰0.37%,pH 6.0~7.0。该配方所用原料廉价易得,发酵水平高,为大规模工业化生产提供保障。

关键词: 孢子, 绿色木霉, 响应面法, 固体发酵

Abstract:

To explore the optimum formula of solid fermentation of Trichoderma viride, the response surface method was used and the main influencing factors calcium carbonate, ammonium sulfate and manganese chloride were screened out to establish a quadratic regression equation with spore amount as response value. The data were analyzed by using the Design Expert 8.0.6 software and the optimization condition was determined. The results showed that under the inoculation amount of 15%, fermentation temperature of 28℃, the ratio of material to water of 1:0.70, the fermentation time of 7 days, the spores production could reach 8.505×10⁹ CFU/g, and the optimum medium formulation was: bran 50%, rice husk 30%, corn flour 20%, ammonium sulfate 1.08%, corn starch 2.00%, soybean cake 2.00%, calcium carbonate 0.55%, manganese chloride 0.37%, and pH 6.0~7.0. The raw materials in the formula are cheap and easy to obtain, and the fermentation level is high, which can be applied to large-scale industrial production.

Key words: spores, Trichoderma viride, response surface methodology, solid-state fermentation

中图分类号:

Q815

杨丹丹, 杨传伦, 张心青, 潘冬梅, 李佳明, 陈振发. 响应面法优化绿色木霉产孢子固体发酵培养基[J]. 中国农学通报, 2020, 36(36): 84-92.

Yang Dandan, Yang Chuanlun, Zhang Xinqing, Pan Dongmei, Li Jiaming, Chen Zhenfa. Response Surface Methodology Applied to Spores Production by Solid-state Fermentation of Trichoderma Viride[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2020, 36(36): 84-92.

图/表 10

参考文献 30

[1]	王磊, 皇传华, 李秀深, 等. 绿色木霉改良菌株在蔬菜生产中的应用研究[J]. 安徽农业科学, 2010,38(23):12545-12547.
[2]	葛文中, 李楠. 绿色木霉应用的研究进展[J]. 黑龙江八一农垦大学学报, 2005,17(4):75-80.
[3]	Verma M, Brar S K, Tyagi R D, et al. Antagonistic fungi,Trichoderma spp.: Panoply of biological control[J]. Biochemical Engineering Journal, 2007,37(1):1-20. doi: 10.1016/j.bej.2007.05.012 URL
[4]	王勇, 王万立, 刘春艳, 等. 绿色木霉Tr9701对多种病原菌的抑制作用及其抑病机理[J]. 中国农学通报, 2008,24(1):371-374.
[5]	刘路宁, 屠艳拉, 张敬泽. 绿木霉菌株TY009防治纹枯病等水稻主要真菌病害的潜力[J]. 中国农业科学, 2010,43(10):2031-2038.
[6]	陆楚月, 马艳, 王巧, 等. 绿色木霉TV41对尖孢镰刀菌FW0在西瓜植株空间分布和枯萎病防控效果的影响[J]. 微生物学通报, 2015,42(11):2159-2167. doi: 10.13344/j.microbiol.china.150405 URL
[7]	辛鑫, 刘磊, 潘江禹, 等. 绿色木H6对香蕉枯萎病的诱导抗性作用[J]. 广东农业科学, 2013,40(7):83-85.
[8]	潘亚妮, 惠有为. 绿色木霉防治温室灰霉病研究[J]. 安徽农业科学, 2010,38(15):7913-7914,7964.
[9]	马娜娜, 马韵升, 张心青, 等. 一株产胶霉菌素菌株的ARTP诱变及筛选[J]. 中国农学通报, 2017,33(29):36-41.
[10]	Fravel D R. Role of antibiotics in the biocontrol of plant diseases. Annual Review of Phytopathology, 1988,26:75-91.
[11]	王晓明, 孙玉辉, 张欢, 等. 绿色木霉固态发酵生产纤维素酶条件优化与酶的固定化[J]. 浙江农业学报, 2014,26(1):186-193.
[12]	刘华, 李崇高, 黄建初. 响应面法对绿色木霉产纤维素酶固态发酵条件优化[J]. 安徽农业大学学报, 2017,44(6):980-985.
[13]	武金霞, 武建, 朱晓. 绿色木霉JD-1固态发酵玉米芯产纤维素酶条件优化[J]. 中国酿造, 2015,34(34):79-83.
[14]	Yang Y H, Wang B C, Wang Q H, et al. Research on solid-state fermentation on rice chaff with a microbial consortium[J]. Colloid Surface B, 2004,34(1):1-6. doi: 10.1016/j.colsurfb.2003.10.009 URL
[15]	肖龙龙, 张崇玉, 付责中. 绿色木霉产孢条件的优化[J]. 山地农业生物学报, 2012,31(1):036-039.
[16]	刘时轮, 李勇, 傅俊范, 等. 绿色木霉菌株Tv04-2固体发酵条件研究[J]. 华北农学报, 2008,23(增刊):244-247.
[17]	李运华, 王晓彬, 李振. 利用固体发酵工艺生产绿色木霉孢子粉的研究[J]. 黑龙江科技信息, 2016,2:229-230.
[18]	田泱源, 李瑞芳. 响应面法在生物过程优化中的应用[J]. 食品工程, 2010,9(2):8-11,53.
[19]	Miller A, Sitter R R. Usingthe folded-over122-run plachett-burman design to consider interactions[J]. Technometrics, 2001,43(1):44-54. doi: 10.1198/00401700152404318 URL
[20]	Montgomery D C. Design and analysis of experiments(3nd ed)[M]. New York :John Wily＆Sons, 1991,32(1):35-41.
[21]	王允祥, 吕风霞, 陆兆新. 杯伞发酵培养基的响应曲面法优化研究[J]. 南京农业大学学报, 2004,27(3):89-94.
[22]	邢欢, 许文宗, 李婕, 等. 绿色木霉自絮凝产纤维素酶发酵条件的优化[J]. 食品工业, 2015,36(6):228-231.
[23]	陈晓萍, 孙付保, 陈晓旭, 等. 响应面法优化康宁木霉产纤维素酶固态发酵培养基[J]. 食品与生物技术学报, 2011,30(1):106-112.
[24]	郭清华, 熊本涛, 陈少林. 粗糙脉孢菌产纤维素酶培养条件的优化[J]. 西北林学院学报. 2018,33(2), 151-155.
[25]	张良, 纪明山术, 张玉芬, 等. 绿色木霉TR-8发酵工艺条件筛选[J]. 沈阳农业大学学报, 2005,36(4):494-496.
[26]	王君君, 谭显东, 羊依金. 三七渣固态发酵生产生防菌绿色木霉的初步研究[J]. 中国酿造, 2012,31(11):62-65.
[27]	张双玺, 张兴. 利用植物农药残渣生产绿色木霉孢子的研究[J]. 西北农林科技大学学报:自然科学版, 2008,36(4):175-180.
[28]	周莲, 谢小林, 吴天福, 等. 淡紫拟青霉M-1固体发酵工艺优化及基于自动化种曲机的中试生产[J]. 中国生物防治学报, 2019,35(5):793-804.
[29]	付跃, 柳雨珠, 韦秋艳, 等. 绿色木霉和米曲霉混合固体发酵产纤维素酶的工艺条件[J]. 贵州农业科学, 2019,47(5):61-65.
[30]	蔡守平. 绿僵菌MaZPTR-01菌株固体发酵条件筛选研究[J]. 西南林业大学学报, 2016,36(5):100-105.

编号	因素	水平/%
编号	因素	-1	1
A	麸皮+稻壳粉：玉米粉	75%:25%	85%:15%
B	硫酸铵	1.5	2.0
C	空项
D	黄豆饼粉	1.0	3.0
E	玉米浆干粉	2.0	4.0
F	空项
G	碳酸钙	0.3	0.5
H	氯化锰	0.5	0.8
I	空项

编号	因素	水平/%
编号	因素	-1	1
A	麸皮+稻壳粉：玉米粉	75%:25%	85%:15%
B	硫酸铵	1.5	2.0
C	空项
D	黄豆饼粉	1.0	3.0
E	玉米浆干粉	2.0	4.0
F	空项
G	碳酸钙	0.3	0.5
H	氯化锰	0.5	0.8
I	空项

因子	t	Prob>F	重要性排序
A-原料比	-0.074	0.4345	5
B-硫酸铵	-0.59	0.0166	2
D-黄豆饼粉	-0.28	0.0654	4
E-玉米浆干粉	0.044	0.6220	6
G-碳酸钙	1.00	0.0058	1
H-氯化锰	-0.45	0.0280	3

因子	t	Prob>F	重要性排序
A-原料比	-0.074	0.4345	5
B-硫酸铵	-0.59	0.0166	2
D-黄豆饼粉	-0.28	0.0654	4
E-玉米浆干粉	0.044	0.6220	6
G-碳酸钙	1.00	0.0058	1
H-氯化锰	-0.45	0.0280	3

试验号	碳酸钙/%	硫酸铵/%	氯化锰/%	孢子数/（×10⁹个/g）
1	0.30	2.0	0.60	3.20
2	0.40	1.7	0.52	5.05
3	0.50	1.4	0.44	6.20
4	0.60	1.1	0.36	7.52
5	0.70	0.8	0.28	5.86
6	0.80	0.5	0.20	4.05