中国农学通报 ›› 2023, Vol. 39 ›› Issue (9): 115-122.doi: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb2022-0358
潘冬梅1(
), 张心青1, 杨传伦1, 田杰伟1, 王红霞1, 杨丹丹1, 郭南南1, 于帅帅1, 韩立霞1, 马春峰1, 部丽群2, 蔡倩倩1, 郭中瑞1
收稿日期:2022-05-15
修回日期:2022-08-15
出版日期:2023-03-25
发布日期:2023-03-23
作者简介:潘冬梅,女,1981年出生,高级工程师,硕士,研究方向:食品微生物。通信地址:256500 山东省滨州市博兴县黄河三角洲京博化工研究院有限公司,Tel:0543-2874092,E-mail:149990764@qq.com。
基金资助:
PAN Dongmei1(
), ZHANG Xinqing1, YANG Chuanlun1, TIAN Jiewei1, WANG Hongxia1, YANG Dandan1, GUO Nannan1, YU Shuaishuai1, HAN Lixia1, MA Chunfeng1, BU Liqun2, CAI Qianqian1, GUO Zhongrui1
Received:2022-05-15
Revised:2022-08-15
Online:2023-03-25
Published:2023-03-23
摘要:
旨在提高纳豆激酶发酵水平,扩大其作为新型的纤溶药物的生产应用。利用常温室压等离子体(ARTP)技术对一株产纳豆激酶的野生菌株P进行诱变;筛选获得一株具有稳定遗传性能的纳豆激酶优势突变株P501,纳豆激酶活力比野生菌株提高了1.02倍,通过单因素实验、响应面实验对P501产纳豆激酶的发酵培养基进行优化,得到最佳发酵培养基为:葡萄糖30 g/L、玉米粉40 g/L、豆粕粉30 g/L、Na2HPO4 3 g/L、K2HPO4 0.3 g/L、MgSO4 0.6 g/L、CaCl2 0.63 g/L、丝氨酸0.07 g/L、豆油0.61 g/L,经过验证实验,纳豆激酶活力最高为9691 Fu/mL,较基础发酵培养基提高了6.68倍。
潘冬梅, 张心青, 杨传伦, 田杰伟, 王红霞, 杨丹丹, 郭南南, 于帅帅, 韩立霞, 马春峰, 部丽群, 蔡倩倩, 郭中瑞. 一株高产纳豆激酶菌株的ARTP诱变育种及培养基的优化[J]. 中国农学通报, 2023, 39(9): 115-122.
PAN Dongmei, ZHANG Xinqing, YANG Chuanlun, TIAN Jiewei, WANG Hongxia, YANG Dandan, GUO Nannan, YU Shuaishuai, HAN Lixia, MA Chunfeng, BU Liqun, CAI Qianqian, GUO Zhongrui. A High-yield Nattokinase Strain: ARTP Mutation Breeding and Medium Optimization[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2023, 39(9): 115-122.
| 符号 | 因子 | 水平/(g/L) | |
|---|---|---|---|
| -1 | +1 | ||
| A | 葡萄糖 | 30 | 45 |
| B | 玉米粉 | 40 | 60 |
| C | 豆粕粉 | 30 | 45 |
| D | Na2HPO4 | 3 | 4.5 |
| E | K2HPO4 | 0.3 | 0.45 |
| F | MgSO4 | 0.6 | 0.9 |
| G | CaCl2 | 0.8 | 1.2 |
| H | 丝氨酸 | 0.09 | 0.13 |
| J | 豆油 | 0.4 | 0.6 |
| 符号 | 因子 | 水平/(g/L) | |
|---|---|---|---|
| -1 | +1 | ||
| A | 葡萄糖 | 30 | 45 |
| B | 玉米粉 | 40 | 60 |
| C | 豆粕粉 | 30 | 45 |
| D | Na2HPO4 | 3 | 4.5 |
| E | K2HPO4 | 0.3 | 0.45 |
| F | MgSO4 | 0.6 | 0.9 |
| G | CaCl2 | 0.8 | 1.2 |
| H | 丝氨酸 | 0.09 | 0.13 |
| J | 豆油 | 0.4 | 0.6 |
| 实验号 | A | B | C | D | E | F | G | H | J | 纳豆激酶活力/(Fu/mL) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | -1 | 1 | 1 | -1 | 1 | 1 | 1 | -1 | -1 | 4293 |
| 2 | 1 | -1 | 1 | 1 | 1 | -1 | -1 | -1 | 1 | 6607 |
| 3 | -1 | -1 | -1 | 1 | -1 | 1 | 1 | -1 | 1 | 5830 |
| 4 | 1 | -1 | 1 | 1 | -1 | 1 | 1 | 1 | -1 | 4168 |
| 5 | 1 | 1 | -1 | -1 | -1 | 1 | -1 | 1 | 1 | 5598 |
| 6 | 1 | 1 | 1 | -1 | -1 | -1 | 1 | -1 | 1 | 5451 |
| 7 | -1 | 1 | -1 | 1 | 1 | -1 | 1 | 1 | 1 | 4806 |
| 实验号 | A | B | C | D | E | F | G | H | J | 纳豆激酶活力/(Fu/mL) |
| 8 | 1 | -1 | -1 | -1 | 1 | -1 | 1 | 1 | -1 | 4231 |
| 9 | -1 | -1 | 1 | -1 | 1 | 1 | -1 | 1 | 1 | 5007 |
| 10 | 1 | 1 | -1 | 1 | 1 | 1 | -1 | -1 | -1 | 5634 |
| 11 | -1 | 1 | 1 | 1 | -1 | -1 | -1 | 1 | -1 | 4207 |
| 12 | -1 | -1 | -1 | -1 | -1 | -1 | -1 | -1 | -1 | 5652 |
| 实验号 | A | B | C | D | E | F | G | H | J | 纳豆激酶活力/(Fu/mL) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | -1 | 1 | 1 | -1 | 1 | 1 | 1 | -1 | -1 | 4293 |
| 2 | 1 | -1 | 1 | 1 | 1 | -1 | -1 | -1 | 1 | 6607 |
| 3 | -1 | -1 | -1 | 1 | -1 | 1 | 1 | -1 | 1 | 5830 |
| 4 | 1 | -1 | 1 | 1 | -1 | 1 | 1 | 1 | -1 | 4168 |
| 5 | 1 | 1 | -1 | -1 | -1 | 1 | -1 | 1 | 1 | 5598 |
| 6 | 1 | 1 | 1 | -1 | -1 | -1 | 1 | -1 | 1 | 5451 |
| 7 | -1 | 1 | -1 | 1 | 1 | -1 | 1 | 1 | 1 | 4806 |
| 实验号 | A | B | C | D | E | F | G | H | J | 纳豆激酶活力/(Fu/mL) |
| 8 | 1 | -1 | -1 | -1 | 1 | -1 | 1 | 1 | -1 | 4231 |
| 9 | -1 | -1 | 1 | -1 | 1 | 1 | -1 | 1 | 1 | 5007 |
| 10 | 1 | 1 | -1 | 1 | 1 | 1 | -1 | -1 | -1 | 5634 |
| 11 | -1 | 1 | 1 | 1 | -1 | -1 | -1 | 1 | -1 | 4207 |
| 12 | -1 | -1 | -1 | -1 | -1 | -1 | -1 | -1 | -1 | 5652 |
| 因素 | 平方和 | 自由度 | 均方 | F值 | P值 | 显著性 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 模型 | 6.878E+006 | 9 | 7.642E+005 | 31.28 | 0.0314 | 显著 |
| A | 2.987E+005 | 1 | 2.987E+005 | 12.23 | 0.0730 | 不显著 |
| B | 1.892E+005 | 1 | 1.892E+005 | 7.74 | 0.1085 | 不显著 |
| C | 3.392E+005 | 1 | 3.392E+005 | 13.88 | 0.0651 | 不显著 |
| D | 86790.12 | 1 | 86790.12 | 3.55 | 0.2001 | 不显著 |
| E | 8953.86 | 1 | 8953.86 | 0.37 | 0.6065 | 不显著 |
| F | 15045.71 | 1 | 15045.71 | 0.62 | 0.5148 | 不显著 |
| G | 1.285E+006 | 1 | 1.285E+006 | 52.58 | 0.0185 | 显著 |
| H | 2.475E+006 | 1 | 2.475E+006 | 101.31 | 0.0097 | 显著 |
| J | 2.180E+006 | 1 | 2.180E+006 | 89.20 | 0.0110 | 显著 |
| 因素 | 平方和 | 自由度 | 均方 | F值 | P值 | 显著性 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 模型 | 6.878E+006 | 9 | 7.642E+005 | 31.28 | 0.0314 | 显著 |
| A | 2.987E+005 | 1 | 2.987E+005 | 12.23 | 0.0730 | 不显著 |
| B | 1.892E+005 | 1 | 1.892E+005 | 7.74 | 0.1085 | 不显著 |
| C | 3.392E+005 | 1 | 3.392E+005 | 13.88 | 0.0651 | 不显著 |
| D | 86790.12 | 1 | 86790.12 | 3.55 | 0.2001 | 不显著 |
| E | 8953.86 | 1 | 8953.86 | 0.37 | 0.6065 | 不显著 |
| F | 15045.71 | 1 | 15045.71 | 0.62 | 0.5148 | 不显著 |
| G | 1.285E+006 | 1 | 1.285E+006 | 52.58 | 0.0185 | 显著 |
| H | 2.475E+006 | 1 | 2.475E+006 | 101.31 | 0.0097 | 显著 |
| J | 2.180E+006 | 1 | 2.180E+006 | 89.20 | 0.0110 | 显著 |
| 实验号 | CaCl2/(g/L) | 丝氨酸/(g/L) | 豆油/(g/L) | 纳豆激酶活力/(Fu/mL) |
|---|---|---|---|---|
| 1 | 0.8 | 0.09 | 0.4 | 5631 |
| 2 | 0.7 | 0.08 | 0.5 | 7349 |
| 3 | 0.6 | 0.07 | 0.6 | 9476 |
| 4 | 0.5 | 0.06 | 0.7 | 8389 |
| 5 | 0.4 | 0.05 | 0.8 | 7528 |
| 6 | 0.3 | 0.03 | 0.9 | 5092 |
| 实验号 | CaCl2/(g/L) | 丝氨酸/(g/L) | 豆油/(g/L) | 纳豆激酶活力/(Fu/mL) |
|---|---|---|---|---|
| 1 | 0.8 | 0.09 | 0.4 | 5631 |
| 2 | 0.7 | 0.08 | 0.5 | 7349 |
| 3 | 0.6 | 0.07 | 0.6 | 9476 |
| 4 | 0.5 | 0.06 | 0.7 | 8389 |
| 5 | 0.4 | 0.05 | 0.8 | 7528 |
| 6 | 0.3 | 0.03 | 0.9 | 5092 |
| 符号 | 因素 | 水平(g/L) | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| -1.68 | -1 | 0 | 1 | 1.68 | ||
| A | CaCl2 | 0.432 | 0.5 | 0.6 | 0.7 | 0.768 |
| B | 丝氨酸 | 0.0532 | 0.06 | 0.07 | 0.08 | 0.0868 |
| C | 豆油 | 0.432 | 0.5 | 0.6 | 0.7 | 0.768 |
| 符号 | 因素 | 水平(g/L) | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| -1.68 | -1 | 0 | 1 | 1.68 | ||
| A | CaCl2 | 0.432 | 0.5 | 0.6 | 0.7 | 0.768 |
| B | 丝氨酸 | 0.0532 | 0.06 | 0.07 | 0.08 | 0.0868 |
| C | 豆油 | 0.432 | 0.5 | 0.6 | 0.7 | 0.768 |
| 实验号 | A | B | C | 纳豆激酶活力/(Fu/mL) |
|---|---|---|---|---|
| 1 | 0 | 0 | 0 | 9516 |
| 2 | 0 | 0 | 0 | 9496 |
| 3 | 0 | 0 | 0 | 9572 |
| 4 | 1 | 1 | -1 | 5173 |
| 5 | 1.68 | 0 | 0 | 7334 |
| 6 | -1 | -1 | -1 | 4138 |
| 7 | -1.68 | 0 | 0 | 4480 |
| 8 | 0 | 0 | 1.68 | 5347 |
| 9 | 0 | 0 | -1.68 | 5872 |
| 10 | -1 | -1 | 1 | 4894 |
| 11 | 0 | 0 | 0 | 9468 |
| 12 | 0 | 0 | 0 | 9523 |
| 13 | -1 | 1 | 1 | 5015 |
| 14 | 0 | 1.68 | 0 | 5586 |
| 15 | -1 | 1 | -1 | 4952 |
| 16 | 1 | 1 | 1 | 6882 |
| 17 | 1 | -1 | -1 | 4663 |
| 18 | 0 | -1.68 | 0 | 4356 |
| 19 | 1 | -1 | 1 | 6271 |
| 实验号 | A | B | C | 纳豆激酶活力/(Fu/mL) |
|---|---|---|---|---|
| 1 | 0 | 0 | 0 | 9516 |
| 2 | 0 | 0 | 0 | 9496 |
| 3 | 0 | 0 | 0 | 9572 |
| 4 | 1 | 1 | -1 | 5173 |
| 5 | 1.68 | 0 | 0 | 7334 |
| 6 | -1 | -1 | -1 | 4138 |
| 7 | -1.68 | 0 | 0 | 4480 |
| 8 | 0 | 0 | 1.68 | 5347 |
| 9 | 0 | 0 | -1.68 | 5872 |
| 10 | -1 | -1 | 1 | 4894 |
| 11 | 0 | 0 | 0 | 9468 |
| 12 | 0 | 0 | 0 | 9523 |
| 13 | -1 | 1 | 1 | 5015 |
| 14 | 0 | 1.68 | 0 | 5586 |
| 15 | -1 | 1 | -1 | 4952 |
| 16 | 1 | 1 | 1 | 6882 |
| 17 | 1 | -1 | -1 | 4663 |
| 18 | 0 | -1.68 | 0 | 4356 |
| 19 | 1 | -1 | 1 | 6271 |
| 方差来源 | 平方和 | 自由度 | 均方 | F值 | P值 | 显著性 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 模型 | 7.341E+007 | 9 | 8.156E+006 | 36.17 | <0.0001 | 显著 |
| A | 5.659E+006 | 1 | 5.659E+006 | 25.09 | 0.0007 | 显著 |
| B | 1.246E+006 | 1 | 1.246E+006 | 5.52 | 0.0433 | 显著 |
| C | 7.749E+005 | 1 | 7.749E+005 | 3.44 | 0.0968 | 不显著 |
| AB | 4341.26 | 1 | 4341.26 | 0.019 | 0.8927 | 不显著 |
| AC | 7.800E+005 | 1 | 7.800E+005 | 3.46 | 0.0959 | 不显著 |
| BC | 43580.38 | 1 | 43580.38 | 0.19 | 0.6706 | 不显著 |
| A2 | 2.224E+007 | 1 | 2.224E+007 | 98.62 | <0.0001 | 显著 |
| B2 | 3.526 E+007 | 1 | 3.526 E+007 | 156.34 | <0.0001 | 显著 |
| C2 | 2.606 E+007 | 1 | 2.606 E+007 | 115.54 | <0.0001 | 显著 |
| 方差来源 | 平方和 | 自由度 | 均方 | F值 | P值 | 显著性 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 模型 | 7.341E+007 | 9 | 8.156E+006 | 36.17 | <0.0001 | 显著 |
| A | 5.659E+006 | 1 | 5.659E+006 | 25.09 | 0.0007 | 显著 |
| B | 1.246E+006 | 1 | 1.246E+006 | 5.52 | 0.0433 | 显著 |
| C | 7.749E+005 | 1 | 7.749E+005 | 3.44 | 0.0968 | 不显著 |
| AB | 4341.26 | 1 | 4341.26 | 0.019 | 0.8927 | 不显著 |
| AC | 7.800E+005 | 1 | 7.800E+005 | 3.46 | 0.0959 | 不显著 |
| BC | 43580.38 | 1 | 43580.38 | 0.19 | 0.6706 | 不显著 |
| A2 | 2.224E+007 | 1 | 2.224E+007 | 98.62 | <0.0001 | 显著 |
| B2 | 3.526 E+007 | 1 | 3.526 E+007 | 156.34 | <0.0001 | 显著 |
| C2 | 2.606 E+007 | 1 | 2.606 E+007 | 115.54 | <0.0001 | 显著 |
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