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赤霉素固态发酵培养基的研究

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广
38 
工 2018年第8期 第45卷总第370期 
WWW.gdchem.com 
赤霉素固态发酵培养基的研究 
刘风莉 ,白净·-,李攀·一, 方书起 ,一,常春 ,,韩秀丽 , 
(1.郑州大学化工与能源学院,河南郑州 450001:2. 生物质炼制技术与装备河南省工程实验室,河南郑州 450001 
【摘要]赤霉素是一种重要的植物生长调节剂,当前市场上的产品主要由微生物发酵而来。在发酵过程中,培养基的组成也是近年来研究的 
热门话题。本文将汽爆处理后的农作物秸秆作为原料.经纤维索酶水解,然后加入培养基中进行固态发酵。结果表明将1 g汽爆秸秆酶解后,作 为培养基组成的一部分进行发酵.发酵周期为168 h时,可得到的赤霉素最大产量为789.14 mg/kg干基 
【关键词]赤霉素:固态发酵:酶解 [中图分类号】T_ [文献标识码]A 文章编号】1007一】865(2018)O8-0038—01 
Research on Solid—state Fermentation Medium for Gibberellin 
Liu Fengli ,Bai Jing 一,Li Pan‘一,Fang Shuqi 一,Chang Chun’一,Han Xiuli ’ 
{1.School of Chemical Engineering and Energy,Zhengzhou University,Zhengzhou 45000 1; 
2.Engineering Laboratory of Henan Province for Bio.,Refner Technology and Equipment,Zhengzhou 45000 1,China) 
Abstract:Gibberelln s an important plant growth regulator,and he product in he current market s fermented by microbes.In the process of erentaton,the composition of culure medium is also a hot topic in recent years.In this paper,the cor stalks afer steam explosion treatment were teated by celulases.The product of hydrolysis were added into the cule medium for sold—state fermentation.The esul showed that the maximum gibberelln yield was 789.1 4 mg/kg dry basi when 1 g cor stalks afer steam explosion teatment were enzymatcaly teated as a par of ermentaton medium and he fermentation period was 1 68 hours. 
Keywords:gibbereln;sold state ferentation:enzymolysi 
赤霉素俗称几二零,是五大植物激素之一。赤霉素广泛应用 
于农业、苗圃、园艺、栽培技术、茶园等在高等植物的生长发育 过程中起着重要的调控作用…。1912,Sawada指出由于真菌感染 而导致的稻苗的疯长原因是由于真菌分泌的一种物质【 。在1934 年,Teio Yabuta首次从病原体的发酵滤液中得到引起恶苗病的 有效成分。结果表明,该组分在任何浓度下都可以使水稻幼苗徒 长,并在935正式命名为赤霉素【 。到2003年为止,已经鉴定 出至少126种赤霉素,主要来自植物和微生物【 ]。赤霉素通常以 其发现的先后顺序依次命名为GA1……GAn。 
当前最主要的发酵方法为液体深层发酵 然而,随着经济的 发展,固态发酵技术越来越受到重视。固态发酵具有以下优点: (1投资少,工艺操作简单。(2)产品浓度高,提取工艺简单,提取 更全面。(3)发酵原料一般是农产品,容易获得。(4)固体培养基易 于根据需要进行调整。 
中国作为农业大国,秸秆资源非常丰富,年产量超过7亿吨。 但在我国秸秆并没有被充分利用,大部分被闲置浪费,或者就地 焚烧,不仅浪费资源也污染环境。本文将玉米秸秆用蒸汽爆破, 然后用纤维酶酶解.酶解后加入培养基中作为培养基的一部分, 进行赤霉素固态发酵 本文把赤霉素发酵和玉米秸秆结合起来, 可以既使资源得到重复利用,减少污染,又可以增加效益。 
解条件为50℃,200 n酶解48 h。 
分别在酶解后的锥形瓶中加入l0 g,9.5 g,9 g,8 g,7 g,6 
g的麸皮。再在6个锥形瓶中各加入MgSO47H20 0.01 g,KH2PO4 
0.01 g搅拌均匀,以10%(v/w)的种子培养液接入固态发酵培养基 中,放入培养箱进行发酵。 1.2-3赤霉素的提取方法【 
将固体发酵料,磨碎混匀,用盐酸调配成pH为卜3的酸化 水处理两个小时,过滤,取5 mL滤液加入l0 mL乙酸乙酯进行 萃取,取上层有机相,真空浓缩获得产品。 1.2.4分析方法 
赤霉素的检测:分光光度计法【  
取溶于体积分数为7O%的乙醇中的赤霉素溶液O. mL加入 4.5mL 98%硫酸,混匀后置冰浴中l0min,再置28℃水浴中l h。 取出置室温中l5 min。以70%乙醇为参比,在分光光度计上测吸 光度。 
2结果与讨论 
2.1汽爆秸秆量对赤霉素产量的影响 
l试验材料和方法 
1试验菌株 
串珠镰刀菌Fusarium moniorme菌种编号为CICC 2490, 购买自中国工业微生物菌种保藏管理中心。经驯化可以在秸秆培 养基上很好的生长并命名为FmS.1。 lI2培养基 1.2.1培养基 
斜面培养基( L)土豆200,葡萄糖20,MgSO4"7H20 l, KH2PO4 l,琼脂20,pH自然。 
种子培养基(g/L)C6Ht06 l20.I1,(NH4SO4 4.40, 
MgS04‘7H20 4.11.KH2P04 2.27,pH=4.5。 
基础固态发酵培养基(10 g/250 mL三角瓶):麸皮10 g, 
MgSO4"7H100.0l g,KH2PO4 0.0l g,H2O l0mL,pH自然。 
汽爆秸秆量.g 
l_2.2试验方法 
将4℃下保存的菌株经活化后,接种于PDA斜面培养基上 28℃培养3 d,然后将斜面培养基制成菌悬液接入种子培养基中, 在摇床上28℃,200 min,培养36 h后,以10%(v/w)的种子培 养液接入固态发酵培养基中,3O℃培养。 
将J0mL柠檬酸缓冲液分别加入装有0 g,0. g。l g,2 g,  g,4 g的汽爆秸秆的锥形瓶中,然后分别加入0 mL,0.02 mL, 0.04 mL,O.08 mL,O.13 mL,0.7 mL的纤维素酶进行水解,酶 
文稿日期]2018—03—15 
[基金项目J郑州市科学技术局(N0:141PPTGG409) 
图l汽爆秸秆量对赤霉素产量的影响 
Fig.1 The efect of the amount of steam explosion on the gibberelln 
yield 
从图中可以看出,赤霉素的产量随着汽爆秸秆的质量的增加, 
先增加后减少,当汽爆秸秆的量为l g时,赤霉素的产量最大为 789.4 mg/kg干基,当汽爆秸秆的量为4 g时,赤霉素的产量最小 
下转第l9页) 
【作者简介】刘风莉(1992一),女,硕士研究生t主要研究微生物发酵。 

2018年第8期 广工 
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第45卷总第370期 
WWW.gdchem.com 
合材料的相关产业和部f]提供了性能优良的新型材料,也为盐泥 
的高附加值利用开辟了新途径。 
0磊 
三 
参考文献 
¨中国产业研究院.2018—2023年中国烧碱行业市场需求及前景分析 告.htp:www.askci.com/news/chanye/20180l24/l6【l371I6783.shtm1. 2】楼紫阳,宋立言,赵由才,等.中国化工废渣污染现状及资源化途径【J】_化 工进展,2006,25(9)988.994. 
f3lMELIAN MARTEL N, SADH 『ANl JJ, OVlDIO PEREZ BAEZ 
S.SALINE waste disposal reuse for desalnaton plants for the ChlorAkal 
ndusry[J1.Desalnation,201 1,281:35—41. 
20(degree) 
4】杨娜.硫酸钙晶须的水热法制备及稳定化研究【D].湖南大学,材料科 学与工程学院,20l4年. 
[5]魏钟晴,马培华.溶液系统中的晶须生长机理[J].盐湖研究,l995,3(4): 
57.64. 
图5产物的XRD谱图 
Fig.5 XRD PaUem of Product 
3结论 
(1新疆天业氯碱厂盐泥主要含有钙镁盐,Mg2 存在可促进硫 
酸钙晶须沿轴向生长,实验表明利用水解法在PH=6o'7时,Fe 、 Al 等杂质的去除率可达到90.0%左右,Ca2 、Mg2 损失率为2.5% 
左右。 
【6]吕鹏飞,费德君,党亚固.磷石膏制备硫酸钙品须及晶须造纸应用研究 
进展『J1.化工进展,2013,32(4):842—890. 
[7]张华伟,陈继涛.梁鹏,等.硫酸钙晶须制备机理及技术研究进展[J].材 料导报,201l,25(6):46—50. 8】宫海燕,李彩虹,王佩佩,等.杂质对溶液结晶过程影响的研究进展【J1.化 学与生物程,20l0f31:9.12. 9]袁建军,方琪,刘智恩.晶须的研究进展Ⅲ.材料科学与工程,I996, 
14(4): 1-7. 
2)在氯化钙净化液和硫酸钠体系中,对不同晶型助长剂研 
究,发现CTAB可促进高长径比的硫酸钙晶须生成,生成半水硫 酸钙晶须的最佳工艺为:净化液CaCI2浓度为O.2 molL与等浓度 等体积硫酸钠反应,95%乙醇掺量v /v =l:4,CTAB加入 量为理论生成值的0.5%,超声、陈化各l小时制得长径约 l00 ̄0220 m,直径约5 l0 am,表面光滑性较好的CaSO4.0.5H2O 晶须,晶须生成率可达到90.1%。 
3)采用超声波加快了晶核的形成,缩短了半水硫酸钙晶须的 结晶和单晶生长的时间,并在常温下降低了对设备的要求,易于 实现工业化。 
4)以氯碱盐泥为原料制备硫酸钙晶须,极大提高氯碱盐泥的 利用率和价值,解决企业氯碱盐泥的环境污染问题,既为生产复 
[10】罗康碧,李沪萍.水热法制各半水硫酸钙晶须工艺探讨『J].中国有色 
冶金.2O10(1):57 6O. 
【l1]李向清,陈强,张林鄂,等.微米级硫酸钙晶须的制备『J].应用化学, 
2007,24(8):945—948. 
[12】曹海星,刘维泰,曹海田.硫酸钙纤维fJ】.现代化工,1988。8:58 59. 
『131Mahmoud M H H,Rashad M M,Ibrahim l A,et a1.Crystal modification 
of calcium sulfatedih) drate in the presence of some surface—actve agent 
J1.Joural ofColoid and lnterface Science 270(2004)99-105. 
本文文献格式:樊新花,但建明,张燕,等.利用氯碱盐泥超声 制备硫酸钙晶须[J].广东化工,2018,45(8):16-19) 
(上接第38页) 
为307.61 mg&g干基。由于汽爆秸秆被酶解为葡萄糖。当汽爆秸 
秆量大于l g时,酶解出来的葡萄糖过多,而产生了抑制作用, 当汽爆秸秆量小于l g时,酶解出的葡萄糖过少不足以提供串珠 镰孢菌的生长和生产赤霉素。所以本文采用1 g酶解后的汽爆秸 秆作为发酵培养基的一部分。 2.2赤霉素的发酵曲线 
到168 h以后,培养基中的营养物质己被串珠镰孢菌消耗完,菌 
丝破裂甚至熔解。 
3结论 
将I g汽爆秸秆用纤维素酶酶解后作为培养基的一部分进行 赤霉素发酵,发酵周期为l68 h时得到赤霉素产量最大。赤霉素 的产量在0-50 h时增长较慢,在50~150 h增长较快,1 0 h后基 本保持恒定不变,赤霉素产量最大为789. mg/kg干基,本试验 为固态发酵生产赤霉素提供了一条新的途径,同时也考虑了秸秆 的应用,减少了资源浪费。 
潲 
参考文献 
[I]Marin C G.The biochemisty and physiology ofgibberelns,In:Crozier 
A(ed)Gibberelns.New York:Praeger Publshers,l983:395.4l1. 
 
普 
■{ 
L 髅 雌 憔 
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培养时 ̄l/h 
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图2不同培养时间赤霉素的产量 
Fig.2 The gibbereln yield during solid substrate cultivation at 
difrerent culure time 
结果表明,随着培养时间的增加,赤霉素产量先上升后急剧 
上升,最终趋于平缓,如上图所示。赤霉素最大产量是在68 h 时达到最大,产量为789.4 mg/kg干基。之后随着培养时间的增 加赤霉素产量基本保持不变甚至有所减少。培养时间为O~50 h之 间菌丝主要用于生长,所以产赤霉素量较少。当培养时间为 50-150 h之间主要为串珠镰孢菌产赤霉素的阶段。当发酵时间达 
6]谭业平.赤霉素固体发酵提取新工艺【P】.中国:CN1048063,1990一l2.26. 
7]肖志壮,杨加华,邢红宏,等.赤霉素的分光光度法测定[J].烟台大学 学报(自然科学与工程版),1997(04):33 36. 
本文文献格式:刘风莉,白净, 李攀,等.赤霉素固态发酵培养 基的研究[J].广东化工,2018, 45(8):38) 


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