从温泉中挖掘宝藏:一株蜡状芽孢杆菌产耐热淀粉酶的优化研究

【字体: 时间:2025年04月20日 来源:Microbial Cell Factories 4.3

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  为解决寻找本地淀粉酶生产微生物来源及优化其生产条件的问题,研究人员开展从温泉分离微生物产淀粉酶的研究。通过多方法优化,发现蜡状芽孢杆菌在特定条件下产酶活性提高,为工业生产提供潜力菌株。

  在生物制造的广阔领域中,酶就像神奇的魔法棒,驱动着各种化学反应高效进行。淀粉酶作为酶家族中的重要一员,在食品、酿造、纺织等多个行业都发挥着关键作用。目前,市场对淀粉酶的需求持续增长,尤其是那些能在极端环境下发挥作用的淀粉酶,更是备受青睐。然而,寻找高效的淀粉酶生产菌株并优化其生产条件,成为了科研人员面临的重要挑战。
为了攻克这一难题,来自 Obafemi Awolowo 大学、National Biotechnology Research and Development Agency、Forestry Research Institute of Nigeria 以及 Florida Agricultural and Mechanical University 的研究人员携手合作,开展了一项意义非凡的研究。他们将目光投向了 Ikogosi 温泉,试图从这个神秘的地方挖掘出具有特殊价值的淀粉酶生产微生物。

研究人员首先从温泉不同位置采集水样,通过一系列实验成功分离出 16 株微生物。经过层层筛选和鉴定,确定了其中最具潜力的菌株为蜡状芽孢杆菌(Bacillus cereus)。随后,研究人员利用单因素实验(OFAT)和 Box-Behnken 设计(BBD)结合响应面法(RSM)对该菌株产淀粉酶的条件进行优化。

在研究过程中,研究人员运用了多种技术方法。其中,16S rRNA 测序技术用于精准鉴定菌株;OFAT 方法用于初步探索各因素对淀粉酶生产的影响;BBD 和 RSM 则用于深入研究多个因素间的交互作用,从而确定最佳生产条件。

研究结果令人惊喜。通过 OFAT 实验,确定了最佳物理参数条件:淀粉浓度为 5%(w/v)、接种量为 2%(v/v)、pH 为 8、培养温度为 45°C、培养时间为 48 h,在该条件下蜡状芽孢杆菌的淀粉酶活性可达 172.6 U/mL。而借助 BBD-RSM 优化后,在 pH 为 7、培养时间为 48 h、底物浓度为 5%(w/v)淀粉、温度为 45°C 的条件下,淀粉酶活性提升至 196.02 U/mL,相较于 OFAT 方法提高了 1.2 倍。

研究结论和讨论部分意义重大。该研究成功从温泉中分离出具有产淀粉酶潜力的蜡状芽孢杆菌,并且优化了其生产条件,显著提高了淀粉酶活性。这不仅为淀粉酶的工业化生产提供了新的菌株资源,还为其他类似研究提供了参考范例。该研究成果发表在《Microbial Cell Factories》上,为相关领域的发展注入了新的活力,有望推动淀粉酶在更多行业的广泛应用,助力生物制造产业的蓬勃发展。

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