论文总字数：15308字

摘 要

枯草芽孢杆菌作为一种微生物应用于驱油技术中，能够有效的提高石油采收率，同时，其菌体的菌浓和活性起着关键作用。为了提高枯草芽孢杆菌的菌体浓度，采用单因素试验，对在摇瓶中的枯草芽孢杆菌的发酵培养基进行碳源优化，测定发酵液的OD值、pH值、菌体浓度。实验结果表明：可溶性淀粉和葵花籽油分别是枯草芽孢杆菌高密度培养的最佳亲水性碳源、疏水性碳源，可溶性淀粉的最佳添加量为2%，葵花籽油的最佳添加量为2%。优化后的最适培养基为：葵花籽油2%(v/v)，可溶性淀粉2%(m/v)，氯化钠5g/L，蛋白胨10g/L，牛肉膏5g/L。并且经过单因素的实验方法，确定了其最佳的培养条件，起始pH为7.0，发酵时间12h。经过优化后的培养基有益条件可以有效地促成菌体的生长。最优条件下枯草芽孢杆菌的菌浓能达到10⁹CFU/mL。

关键词：枯草芽孢杆菌 碳源 发酵优化

Optimization Of Carbon source for high density of Bacillus subtilis

ABSTRACT

Bacillus subtilis is used for displacement of reservoir oil technology, and can effectively improve oil recovery, while the concentration and activity of bacteria play a key role in the process of oil recovery. In order to increase the cell concentration of Bacillus subtilis, we use the single factor experiment to implement the optimization of Carbon source for the fermentation medium of Bacillus subtilis in shake flask. Then we determine the OD value of the fermented liquid, pH value, and Bacterial concentration. The experimental result shows that the soluble starch and sunflower seed oil are the best hydrophilic carbon source and hydrophobic carbon sources in high density of Bacillus subtilis cultured. The optimum amount of soluble starch is 2%, and the optimum amount of sunflower seed oil is 2%. The optimum culture medium for the optimized: sunflower seed oil 2% (V / V), soluble starch 2% (M / V), sodium chloride 5 g / L, peptone 10g / L, beef extract 5g / L. The optimum culture conditions are determined by single factor method that the initial pH is 7.0 and the fermentation time is 12 h. The optimized Bacillus subtilis culture conditions can effectively promote the growth of Bacillus subtilis. The bacteria concentration of Bacillus subtilis can reach 10⁹CFU/mL in the optimum condition.

Keywords: Bacillus subtilis；carbon source；fermentation optimization

目 录

摘 要 I

ABSTRACT II

第一章 文献综述 1

1.1枯草芽孢杆菌概述 1

1.2 枯草芽孢杆菌的研究背景及现状 1

1.3 发酵条件优化的研究分析及进展 2

1.3.1发酵条件对枯草芽孢杆菌生长的影响 2

1.3.2影响高密度培养的因素 3

1.3.3发酵碳源的种类选择及优化 4

1.4研究的目的及意义 4

第二章 实验材料与方法 5

2.1 菌种 5

2.2 培养基 5

2.3 实验试剂和仪器 5

2.3.1实验试剂 5

2.3.2实验仪器 5

2.4培养方法 5

2.5检测方法 6

2.5.1活菌总数 6

2.5.2比浊法 6

2.5.3 pH计测定法 6

2.6 枯草芽孢杆菌基本培养特性的分析 6

2.6.1枯草芽孢杆菌培养特性研究 6

2.6.2基础曲线的绘制 6

2.7亲水性碳源的选择 7

2.8亲水性碳源的浓度优化 7

2.9疏水性碳源的选择 7

2.10疏水性碳源的浓度优化 7

第三章 实验结果与讨论 8

3.1枯草芽孢杆菌的培养特性 8

3.2基础培养基中枯草芽孢杆菌的发酵参数 8

3.3碳源的优化 9

3.3.1 亲水性碳源对枯草芽孢杆菌高密度培养的影响 9

3.3.2 疏水性碳源对枯草芽孢杆菌高密度培养的影响 11

3.4 碳源的梯度优化 13

3.4.1亲水性碳源浓度对枯草芽孢杆菌高密度培养的影响 13

3.4.2疏水性碳源浓度对枯草芽孢杆菌高密度培养的影响 15

第四章 结论与展望 18

4.1结论 18

4.2 展望 18

参考文献 19

致谢 22

第一章 文献综述

1.1枯草芽孢杆菌概述

枯草芽孢杆菌属于革兰氏阳性菌，需养菌，是芽胞杆菌属的一种。单一细胞大小为0.7～0.9×2～3μm，着色比较平均。芽孢大小一般为0.6～0.8×1.0～1.5μm，处于整个菌体的中间部位或着稍微偏一点，芽孢产生后菌体不再变大。而且菌落的外表面毛糙，颜色呈现污白色或微黄色。同时枯草芽孢杆菌可以调节动物肠道菌群的均衡，改善肠道生态环境，促进动物生长和加强抗病力；可以刺激动物的免疫器官的生长发育，增强细胞和体液的免疫性能，从而增强机体的免疫力。枯草芽孢杆菌菌体能够自身合成消化性酶类，与内源消化酶相互作用，有利于营养成分的消化吸收。当然它不仅在饲料的应用中相对普遍，在污水的处理及生物发酵中的运用也相当普遍，是一种多效能的微生物。

1.2 枯草芽孢杆菌的研究背景及现状

微生物驱油技术是现代生物技术应用于石油开发领域中的具有创造性、拓展性的技术，它的作用机制是利用微生物在油藏中的自身代谢活动和代谢的产物来提高原油的采收率，也正是因为具备成本低、使用简单方便、适用性范围广、绿色环保的特点，引起国内外的广泛关注^[1]。

在现代生物科技的发展中，枯草芽孢杆菌作为一种需氧菌，因为在工业发酵中发挥着重要的作用，所有人们就开始着重于研究在这方面的应用。在现今工业化生产中，发酵法的使用已经很平常了，但是又由于其周期长、成本高、芽孢形成率低的问题存在^[2-3]。枯草芽孢杆菌作为一种内源微生物，没有荚膜，而且可以运动，菌落表面毛糙不透明，在液体中趋于表面生长生成菌膜，而后为了扩大接触面积，就形成了褶皱。在驱油技术中，利用这些特点，结合自身的活动和所产生的多种代谢产物及其特性，最终提高驱油的效率，增加原油的产量。

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