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摘 要

Bacillus subtilis JT-1是具有较强的解磷能力的一株功能性微生物细菌。为生产微生物菌剂，最大程度地提高解磷菌JT-1的生物量。本研究对菌株JT-1的培养基成分和培养条件采取单因素和正交试验的方法进行优化试验，在提高芽孢数量及芽孢率的同时，也降低了生产的成本。同时将进一步研究该菌株在7.5 L发酵罐中补料对发酵过程的影响，从而初步评估出是否具有效益和生产的可能性。最后将在100 L发酵罐中将其最优培养条件扩大发酵培养，制备微生物菌剂。

结果表明，Bacillus subtilis JT-1菌株的培养基优化后的成分是：玉米淀粉10 g/L，酵母膏5 g/L，MnSO₄·H₂O 0.5 g/L，MgSO₄ 0.5 g/L，KH₂PO₄ 1.5 g/L，K₂HPO₄ 3 g/L。最佳培养条件为：培养温度30℃，初始pH值7.0，转速200 rpm，接种量2%，培养时间48 h。优化后的培养条件有效的提升了活菌量及芽孢量，此时活菌量达4×10⁹ CFU/ml，芽孢数量可达8×10⁸ CFU/ml，符合国标要求。

在最佳条件下将解磷菌JT-1在7.5 L发酵罐上进行发酵培养，在44 h的时后，整个发酵液总的活菌数量达到最大，为3.3×10¹⁰ CFU/ml，芽孢数为8×10⁹ CFU/ml，且发酵过程中补料与不补料结果无明显差异；最后在100 L的发酵罐中进行了发酵培养，发酵液中活菌数在第48 h时可达到最大值7×10¹⁰ CFU/ml，扩大发酵所得到的解磷微生物菌剂经过进一步的浓缩之后，浓缩液干重达16.69 g/L，活菌数为6.6×10¹¹ CFU/ml，远高于国家菌剂标准。

关键词：解磷微生物；培养条件优化；7.5 L发酵罐；100 L发酵罐

Abstract

Bacillus subtilis JT-1 as a function of microbial bacteria, has strong solubilizing ability. For the production of microbial agents, maximizing biomass of phosphorous bacteria JT-1. In this study, single factor and orthogonal test method for the strain JT-1 medium components and culture conditions were optimized test and increase the number of spores of Bacillus rate and on this basis, while reducing costs. And will further study the strain in 7.5 L fermentor fed on the fermentation process, so that a preliminary assessment of the likelihood of whether the efficiency and production. Optimal culture conditions and then expanded to 100 L fermentor culture, prepared microbial agents.

The results showed that the optimized strain of Bacillus subtilis JT-1 medium ingredients: corn starch 10 g / L, yeast extract 5 g / L, MgSO₄ 0.5 g / L, MnSO₄ · H₂O 0.5 g / L, K₂HPO₄ 3 g / L , KH₂PO₄ 1.5 g / L. The optimal culture conditions were: initial pH 7.0, inoculation amount 2%, temperature 30 ℃, rotation speed 200 rpm / min, culture time 48 h. Culture conditions optimized to maximize the amount of viable spores and the amount of viable bacteria at this time amounted to 4 × 10⁹ CFU / ml, Bacillus amounted to 8 × 10⁸ CFU / ml, up to the national standard.

Under optimal culture conditions phosphorous bacteria JT-1 in 7.5 L fermentor fermentation, during 44 h fermentation broth viable count the most, 3.2 × 10¹⁰ CFU / ml, the number of spores was 8 × 10⁹ CFU / ml, and no fermentation process feeding and feeding results not significantly different; Finally, in 100 L fermenter the fermentation, the fermentation broth at 48 h when the number of viable cells to a maximum of 7 × 10¹⁰ CFU / ml, obtained by solubilizing microbial agents, after enrichment, concentrate dry weight 16.69 g / L, the number of viable bacteria was 6.6 × 10¹¹ CFU / ml, far higher than the national standard agents.

Keywords: Solubilizing microorganisms; optimization of culture conditions; 7.5 L fermentor; 100 L fermenter

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 文献综述 1

1.1 前言 1

1.2 解磷菌的研究进展 1

1.2.1 解磷微生物的种类 1

1.2.2解磷菌的解磷机理 2

1.2.3 解磷微生物在农业上的应用 3

1.3 解磷菌JT-1介绍 3

1.4 本课题的研究意义和展望 3

第二章 解磷菌 JT-1的培养条件优化及扩大培养 5

2.1实验材料与方法 5

2.1.1 实验材料 5

2.1.2 实验仪器 5

2.1.3 培养基成分 5

2.1.4 种子菌液制备 5

2.1.5 活菌数及芽孢数的检测方法 5

2.2 发酵培养基组分的优化 6

2.2.1 最佳碳源的筛选 6

2.2.2 最佳氮源的筛选 6

2.2.3 无机盐的筛选 6

2.2.4 采用正交试验优化培养基的成分及配比 7

2.3 最佳培养条件的筛选 7

2.3.1最佳初始pH值 7

2.3.2最佳发酵温度 7

2.3.3最佳转速 7

2.4解磷菌JT-1的扩大培养 7

2.4.1在7.5 L发酵罐中以葡萄糖为碳源进行补料发酵 7

2.4.2解磷菌JT-1在100L发酵罐的发酵生产 7

2.4.3 浓缩工艺 8

第三章 实验结果与讨论 9

3.1 发酵培养基组分的实验结果与讨论 9

3.1.1 发酵培养基组分的结果 9

3.1.2 最佳氮源的筛选结果 9

3.1.3 无机盐的筛选 10

3.1.4 采用正交试验优化培养基的成分及配比的结果 11

3.2 最佳培养条件的筛选结果 13

3.2.1最佳初始pH值 13

3.2.2最佳装液量 13

3.2.3最佳接种量 14

3.2.4最佳发酵温度 14

3.2.5最佳转速 15

3.3 JT-1解磷菌扩大培养结果 15

3.3.1 7.5 L发酵罐中以葡萄糖为碳源进行补料发酵 16

3.3.2 解磷菌JT-1在100L发酵罐的发酵生产 16

3.3.3 浓缩工艺 17

第四章 结论与展望 18

4.1实验结论 18

4.2 实验展望 18

参考文献 20

致 谢 22

第一章 文献综述

1.1 前言

随着社会对生命科学的日益重视以及其所带来的微生物学的迅速的发展，人们慢慢的开始更多的关注微生物多样性带来的突出的生物学特性，并进行开发和利用。人们更大的关注也坚定了我们对于微生物多样性的研究开发，是为了维持生态系统的平衡，提供给人类具有实际价值或潜在用途的资源，微生物和动植物都有着不可或缺的作用及影响。现如今许多微生物菌剂开始被广泛生产，这种制备菌剂的方法范畴属于生物技术领域，其所形成的产业涉及了医药、化工、能源、饲料、食品、农药、海洋等广阔领域，对经济乃至社会的发展起到了巨大的推进作用。

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