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生物技术通报
BIOTECHNOLOGY BULLETIN 2014年第9期
收稿日期 ： 2014-04-15
基金项目 ：校企合作横向课题，微生物资源筛选（0257-5001601）
作者简介 ：柴秀娟，女，硕士研究生，研究方向 ：环境生物技术 ；E-mail ：523895407@qq.com
通讯作者 ：王爱英，女，副研究员，博士，研究方向 ：环境生物技术 ；E-mail ：way-sh@126.com
纤维素是自然界中存在最广泛的一类碳水化
合物，同时也是地球上数量最大的再生资源。通过
植物的光合作用，地球上每年合成的植物总量约为
1×1011t，其中纤维素占了 40%［1］。随着世界粮食、
饲料及能源短缺问题的日益严重，纤维素作为地球
上分布最广、含量最丰富的碳源物质，其降解和利
用越来越受到人们的重视。而利用纤维素酶降解纤
产纤维素酶菌株的筛选、鉴定及产酶条件的优化
柴秀娟  李曹龙  孔德真  崔郑龙  王爱英
（石河子大学生命科学学院，石河子 834000）
摘 要 ： 采集新疆吐鲁番地区土样，从中分离筛选 1 株产纤维素酶菌株 C-8 ；经形态观察、生理生化及 16S rRNA 序列分
析，初步鉴定为芽孢杆菌属（Bacillus sp.）。该菌株所产纤维素酶的最适合作用 pH 和温度分别为 9.0、40℃，且具有良好的 pH 稳
定性和温度稳定性。为了提高 C-8 菌株产纤维素酶能力，利用响应面法对其发酵产酶条件进行优化。采用 Plackett-Burman 设计筛
选出影响其产酶条件的 3 个主效应因素，最陡爬坡试验逼近最大响应值区域，利用 Box-Behnken 响应面分析法优化发酵产酶条件。
结果表明，起始 pH、CMC-Na% 和培养温度为主要影响因素。通过三因素三水平的响应面分析得到最优条件为起始 pH8.0、CMC-
Na%2.5%、培养温度 28℃。在此条件下纤维素酶活可达 193.89 U/mL，与优化前相比，酶活提高 2.35 倍。
关键词 ： 芽孢杆菌 纤维素酶 响应面分析 发酵优化
Screening，Identification of a Cellulase-producing Bacterium Strain
and Its Enzyme-producing Conditions
Chai Xiujuan Li Caolong Kong Dezhen Cui Zhenglong Wang Aiying
（College of Life Science，Shihezi University，Xinjiang 834000）
Abstract: One cellulose producing strains C-8 were isolated from Xinjiang turpan area soil samples. According to morphology,
biochemical and physiological characterization, and 16S rRNA sequence analysis, C-8 was identified as Bacillus sp. The celluloses produced
by C-8 could hydrolyze cellulose, the optimum pH and temperature were 4.0 and 40℃, also it has good thermal stability and pH stability. In
order to improve the ability of cellulose producing strain C-8, the fermentation conditions were optimized using response surface method. It was
to screen out the effects of the main effect of enzyme production condition factors using Plackett-Burman Design, the steepest ascent experiment
approximation maximum response area, and optimize fermentation conditions by Response Surface Box-Behnken. The results showed that the
initial pH, CMC-Na% and culture tempinduedrature was the main influencing factor. The response of three factors was, obtained, and the optimal
conditions for the initiation of pH8.0, CMC-Na%2.5%, culture temperature 28℃. Under the optimum condition, the activity of cellulose was up to
193.89 U/mL, and the enzyme activity was increased by 2.35 times compare to previous optimization.
Key words: Bacillus sp. Cellulose Response surface analysis Fermentation optimization
维素是经济有效的途径之一。纤维素酶是一个复杂
酶系，根据其功能的不同可分为 3 大类 ：作用于纤
维素非结晶区的内切葡聚糖酶（又称 CMCase），作
用于纤维素无定型区切割糖苷键的外切葡聚糖酶，
以及作用于纤维二糖的 B-葡萄糖苷酶。通常 3 类酶
的协同作用才能将结构复杂的天然纤维素降解［2，4］。
以往纤维素分解菌的研究多集中在真菌，而对细菌
2014年第9期 165柴秀娟等：产纤维素酶菌株的筛选、鉴定及产酶条件的优化
的研究很少报道。由细菌所产生的纤维素酶一般最
适合 pH 为中性至偏碱性，近 20 年来，随着中性纤
维素酶和碱性纤维素酶在棉织品水洗整理工艺及洗
涤剂工业中的成功应用，细菌纤维素酶制剂已显示
出良好的应用前景［5］。
本试验从具有典型的大陆性暖温带荒漠气候的
新疆吐鲁番火焰山地区［6］采集土样，分离筛选获得
一株高产纤维素酶菌株 C-8，以该菌株为研究对象，
利用生理生化和 16S rRNA 序列分析进行鉴定 ；对
纤维素酶的性质进行了初步研究 ；同时采用 Design-
Expert 软件中的 Plackett-Burman 设计法、响应面分
析方法（RSM）［7］和爬坡路径法相结合对该菌株进
行产酶条件优化，为纤维素酶的生产奠定理论基础。
1 材料与方法
1.1 材料
1.1.1 土壤样品 新疆吐鲁番地区火焰山土样。
1.1.2 仪器 乌鲁木齐祥生仪器有限公司 HANNA
pH211 型 PH 计，上海凌光 Spectrumlab752S 紫外可
见分光光度计，恒温水浴锅，Eppendorf 冷冻离心机，
超 净 工 作 台，G2X-GF-MBS 恒 温 培 养 箱，PCR 仪，
电泳仪等。
1.1.3 试剂 1% 标准葡萄糖溶液，0.2 mol/L 磷酸氢
二钠和 0.1 mol/L 柠檬酸钠缓冲液、羧甲基纤维素钠、
酵母提取物、蛋白胨、MgSO4·7H2O 等，以上药品
均为分析纯，由上海生工提供。
1.1.4 培养基 基本培养基 ：蛋白胨 10 g、酵母提
取物 5 g、NaCl 10 g、琼脂 12 g。筛选培养基 ：CMC-
Na 15 g、 蛋 白 胨 5 g、 酵 母 粉 5 g、MgSO4·7H2O
0.15 g、KH2PO4 1 g、琼脂 20 g。种子培养基 ：CMC-
Na 10 g、蛋白胨 3.0 g、KH2PO4 4.0 g、MgSO4·7H2O
0.03 g。发酵产酶培养基 ：CMC-Na 10g、KH2PO4 2 g、
MgSO4·7H2O 0.5 g、蛋白胨 5 g、酵母粉 5 g。淀粉
培养基 ：蛋白胨 10g、牛肉膏 5 g、可溶性淀粉 5 g、
琼脂 2 g。以上培养基在配置完成后，定容至 1 000
mL，pH7.0，均需 121℃高压灭菌 15 min。
1.2 方法
1.2.1 产纤维素酶菌株的筛选 富集土样，初步分
离菌株，利用刚果红染色鉴定法复筛，参考文献［8］。
1.2.2 菌株的鉴定
1.2.2.1 菌株的形态学观察与生理生化试验 观察
菌株的形态、结合革兰氏染色结果进行糖发酵试验、
淀粉水解试验、V-P 试验，甲基红试验，吲哚试验等，
分析其生理生化特性，具体方法参考文献［9］。
1.2.2.2 菌株的基因鉴定 采用细菌 16S rRNA 基
因的通用引物（表 1），PCR 反应体系 ：模板 DNA
3 μL、10×Taq ploymerse Buffer 2.5 μL、2.5×dNTP
混合物 2 μL，引物 1 μL，Taq DNA 聚合酶 0.5 μL，
水 16 μL， 共 25 μL。PCR 反 应 条 件 为 ：95℃ 预 变
性 5 min ；94℃变性 45 s ；55℃退火 45 s ；72℃延伸
1 min，30 个循环 ；72℃延伸 7 min。扩增产物与 T
载体连接并转化大肠杆菌 DH5α，筛选出阳性克隆
进行 DNA 测序。扩增引物的合成和 16S 序列测定均
由华大基因完成。将 16S 基因序列在 GenBank 中进
行 Blast 确定其菌属。系统发育分析采用 Mega 5.0 软
件的邻接法（Neighbor-joining method）进行 ；通过
自举分析（Boot-strap）进行置信度检测，自举数据
集为 1 000 次［10］。
表 1 细菌 16S rRNA 通用引物
引物名称 引物序列（5-3） Size（bp）
FP AGAGTTTGATCCTGGCTCAG 20
RP GGTTACCTTGTTACGACTT 19
1.2.2.3 纤维素酶酶活力测定 采用 DNS 试剂法，
方法见文献［11］。酶活定义 ：以羧甲基纤维素钠为
底物，在上述反应条件（40℃恒温水浴 30 min，pH 6）
下，定义每 30 min 催化纤维素水解生成 1 μg 葡萄糖
所需要的纤维素酶量为一个酶活力单位，用 U/mL
表示。
1.2.3 发酵产酶条件优化
1.2.3.1 产 酶 条 件 优 化 设 计 通 过 采 用 Plackett-
Burman（PB）试验设计［12］筛选 3 个主效应因素，
最陡爬坡试验逼近最大响应区域，结合响应面法对
主因素的值进一步研究，用软件 Design expert 8.0 对
试验结果进行回归分析，依据回归方程绘制响应面
立体分析图，得出响应面分析结果，从而寻求最佳
水平，获得最优发酵工艺。
1.2.3.2 验证试验 对多元函数求导确定其极值点
及取得极值的相应自变量取值。按照计算所得到的
参数进行多次重复试验，以验证模型可靠性，并确
定最后优化结果。
生物技术通报 Biotechnology Bulletin 2014年第9期166
2 结果
2.1 高产纤维素酶菌株的筛选
将 C-5、C-6、C-7、C-8 菌株分别接种于筛选培
养基上培养，28℃培养 48 h 后，记录透明圈直径及
菌落直径，比较 H/C 的大小，确定 C-8 菌株为研究
对象。透明圈大小如图 1 所示。
（图 2）中分析，菌株 C-8 同样与 Bacillus sp. 的序列
距离最近。结合序列比对分析，初步鉴定 C-8 菌株
为芽孢杆菌 Bacillus sp.。
2.3 菌株发酵产酶条件的研究
2.3.1 Plackett-Burrman 试 验 筛 选 主 效 应 因 子 以
C-8 菌株为试验菌株，纤维素酶酶活为响应值，通过
摇瓶发酵，针对影响酶活的 7 个因素（起始 pH 值
X1、培养温度 X2、培养时间 X4、CMC-Na%X5、蛋白
胨 + 酵母粉 X7、接种量 X8、装液量 X10）进行全面
的筛选，并余 4 个空项（X3、X6、X9、X11）作误差分析，
每个因素取高低两个水平，低水平为原始发酵条件，
高水平为低水平的 1.5 倍，每组试验做 3 个重复，Y
值取平均值，Plackett-Burman 试验设计及结果如表 2
所示。
由 表 3 分 析 结 果 可 知， 该 模 型 极 显 著
（P=0.0006<0.01）。在 90% 的置信区间内，对酶活影
响最显著地 3 个因素依次为 ：起始 pH>CMC-Na%>
发酵温度，可作为发酵优化的主要因素，做响应面
分析。最优一阶方程 ：
Y=+78.17+31.09*X1-8.01*X2 +6.72* X4+17.48*
X5+6.76*X7-1.35* X8+7.72* X10 （1）
在这 3 个因素中，起始 pH 和 CMC-Na 含量为
正效应，培养温度为负效应。
2.3.2 最陡爬坡试验 由 PB 设计试验得到对产酶
影响显著的因子 ：初始 pH 值、CMC-Na%、培养温
度，通过最陡爬坡试验确定试验最优点所在的范围。
其试验设计和结果如表 4 所示。由表 4 可知，处理
图 1 纤维素酶透明圈
2.2 菌株的鉴定
2.2.1 菌株的形态学观察与生理生化试验 经观察，
C-8 菌株的菌落呈乳白色、不透明，表面湿润、不
光滑，中间呈褶皱、凸起，边缘不整齐。菌体呈长
杆状，具圆端，成对排列，远动，繁殖方式为二等
分裂，革兰氏染色呈阳性。可分解利用葡萄糖和蔗
糖，产酸，分解葡萄糖产生丙酮酸，水解淀粉产生
透明圈。其形态特征和生理生化结果与芽孢杆菌属
（Bacillus）相符，初步鉴定为芽孢杆菌属。
2.2.2 菌株的分子鉴定 测序结果在 GenBank 中进
行 Blast 比对，C-8 菌株 16S rRNA 序列与 Bacillus sp.
16S rRNA 序列同源性为 99%。从系统发育进化树
Bacillus teauilensis strain km11JF411301Bacillus subtilis strain j8HQ166109Bacillus subtilis subsp. inaquosorum strain M61JF411298Bacillus amyloliquefaciens strain KSU-109HM016080Bacillus tequilensis strain A-4HQ202821Bacillus sp. hswX18JQ236845Bacillus sp. hswX154JQ236843Bacillus sp. MXG060602EU835571Bacillus sp. WUST NAP-5JN377736Bacillus subtilis strain CICC10034AY881640Bacillus tequilensis strain KM30JF411311Bacillus malacitensis strain CECT 5687DQ993672Bacillus tequilensis strain km18JF411304Bacillus sp. FIA02_3EU308283C-86921185863 1983 59 3120 6857
0.0002
图 2 菌株 C-8 和相关菌株序列的 16SrRNA 基因序列的邻接法系统发育树
2014年第9期 167柴秀娟等：产纤维素酶菌株的筛选、鉴定及产酶条件的优化
5 对应的纤维素酶酶活最高，达到了 148.093 U/mL。
随着步长的增加，纤维素酶酶活逐渐降低。因此，
选择处理 5 进行 Box-Behnken 中心组合试验。
表 4 最陡爬坡试验设计及结果
编号 起始 pH CMC-Na（%） 培养温度（℃） Y（U/mL）
1 4 0.5 40 23.502
2 5 1 37 89.631
3 6 1.5 34 109. 335
4 7 2 31 111.928
5 8 2.5 28 148.093
6 9 3 25 133.613
2.3.3 Box-Behnken 中心组合试验建立多元二次回归
方程 由最陡爬坡试验结果可知，处理 5 响应变量
值较接近最大响应值区域。所以选择处理 5 的发酵
条件为中心点，根据 Box-Behnken 中心组合设计原理，
设计 3 因素、3 水平共 17 个试验点的响应面分析试
验。其中 12 个是析因点，5 个零点重复作为误差分析。
试验设计及结果见表 5。
利用 Design Expert 8.0 软件，对中心组合试验结
果进行响应面回归分析，得到该菌产纤维素酶对初
始 pH 值（X1）、CMC-Na%（X2） 和 培 养 温 度（X3）
的多元二次回归方程 ：
CMCase=+190.53+0.91X1-0.36X2+11.18X3-
0 . 2 4 X 1 X 2 + 0 . 0 3 8 X 1 X 3 + 4 . 7 5 X 2 X 3 - 2 8 . 1 0 X 1
2 -
31.778X2
2-29.70 X3
2 （2）
回归方程的方差分析见表 6，结果表明，本
试验所用的模型 Pr = 0.000 3<0.05，说明方程拟合
表 2 Plackett-Burman 试验设计与结果
编号 起始 pH 培养温度 虚拟变量 培养时间 CMC-Na（%） 虚拟变量 氮源（%） 接种量（%） 虚拟变量 装液量（mL） 虚拟变量 酶活（U/mL）
1 4 42 -1 54 1 -1 1 6 -1 30 1 24.002
2 6 42 -1 54 2.5 1 1 4 -1 30 -1 131.631
3 4 28 1 36 2.5 1 1 6 1 30 -1 63.613
4 6 42 -1 36 1 1 1 6 1 20 1 67.057
5 6 28 1 54 2.5 -1 1 4 1 20 1 124.465
6 6 28 1 54 1 1 2.5 6 -1 20 -1 102.298
7 4 42 -1 54 2.5 -1 2.5 6 1 20 -1 60.983
8 6 28 -1 36 2.5 -1 2.5 6 -1 30 1 143.002
9 4 28 -1 36 1 -1 1 4 -1 20 -1 17.706
10 4 28 -1 54 1 1 2.5 4 1 30 1 66.002
11 6 42 1 36 1 -1 2.5 4 1 30 -1 87.113
12 4 42 1 54 2.5 1 2.5 4 -1 20 1 50.224
表 3 各因素影响的主效应分析
因素 F 值 Prob>F value 显著性
模型 64.9 0.0006
X1 294.99 ＜ 0.0001 1
X2 19.57 0.0115 3
X4 13.79 0.0206
X5 93.56 0.0006 2
X7 13.96 0.0202
X8 0.56 0.4976
X10 18.19 0.0130
表 5 Box-Behnken 试验设计及结果
编号 起始 pH（X1） 培养温度℃（X2） CMC-Na%（X3） Y（U/mL）
1 8 28 2.5 179.23
2 9 31 2.5 129.11
3 7 25 3 131.74
4 7 28 2.5 143.35
5 8 28 2.5 205.67
6 7 31 2.5 131.91
7 8 28 3 189.43
8 8 31 2.5 141.96
9 9 25 2.5 129.89
10 8 28 3 182.38
11 9 28 2 149.37
12 8 31 2 115.02
13 8 25 3 125.65
14 8 25 3 133.61
15 8 28 2.5 195.95
16 7 28 2 116.17
17 9 28 2 122.04
生物技术通报 Biotechnology Bulletin 2014年第9期168
度较好，在 α=0.01 水平上回归极显著 ；Pr 失拟 =
0.8629 ＞ 0.05，说明失拟不显著，残差由随机误
差引起 ；复相关系数 R2=0.962 3，表明预测值和实
测值之间具有高度的相关性 ；调整性决定系数 Adj
R2=0.913 9，表明方程模型可信度很高，能够很好
地描述试验结果，因此模型选择正确。由表 6 回归
系数的显著性检验可知，因素 X3 对产酶的线性效
应均显著，X1、X2 对产酶的线性效应不显著 ；因素
表 6 回归方程的方差分析
方差来源 自由度 平方和 均方 F P ＞ F 显著性
X1 1 6.55 6.55 0.033 0.8609
X2 1 1.04 1.04 5.263E-003 0.9442
X3 1 999.27 999.27 5.04 0.0597 **
X1X2 1 0.23 0.23 1.137E-003 0.9740
X1X3 1 5.625E-003 5.625E-003 2.836E-005 0.9934
X2X3 1 90.06 90.06 0.45 0.5221
X1
2 1 2780.69 2780.69 14.02 0.0072 **
X2
2 1 3632.23 3632.23 18.31 0.0037 **
X3
2 1 3138.29 3138.29 15.82 0.0053 **
模型 9 11767.26 1307.47 6.59 0.0106 **
一次项 3 1006.86 335.62 0.36 0.7835
二次项 3 90.29 30.1 0.025 0.9943
交叉乘积项 3 12694.64 4204.01 58.85 ＜ 0.0012 **
误差项 4 1306.01 326.50
失拟向 3 82.61 27.54 0.084 09650
纯误差 4 1306.01 326.50
所有项 16 13155.88
其中 * 代表显著水平（0.01 ＜ P ＜ 0.05）；* * 代表极显著水平（P ＜ 0.01）
X1
2、X2
2 和 X3
2 对产酶的曲面效应均显著 ；因素 X1、
X2 和 X1、X3 之间对产酶的两两交互影响均不显著，
X2、X3 之间对产酶的交互影响显著。
2.3.4 响应面分析及最优培养基成分和培养条件的
确定 借助软件 Design expert 8.0 软件依据回归方程
来绘制响应曲面图，考察所拟合的相应曲面的形状。
用该组图可以对影响纤维素酶酶活的任何两种因素
的交互效应进行分析和评价，并确定最佳因素水平
范围。
由图 3 可知，起始 pH 和培养温度对纤维素酶
酶活的影响显示 CMC-Na 含量为 2.5% 时，酶活随着
起始 pH 的上升先上升再下降，在一定范围内，随
着培养温度的上升，酶活提高，只是在培养温度最
高处附近酶活有少许下降。从趋势上看，在试验范
220
200
180
160
140
120
31.00
R
I䞦⍫࣋U/ml
30.00
29.00
28.00
27.0026.00
25.00
31.00
30.00
29.00
28.00
27.00
26.00
25.00
7.00
7.50
8.50
8.00
9.00
7.00 7.50 8.508.00 9.00
A:䎧࿻pH
A:䎧࿻pHB:ษޫ⑙ᓖć B:ษޫ⑙ᓖć RI䞦⍫࣋U/mL140 150160 150140 170180 5 150140150 140
图 3 起始 pH（X1）和培养温度（X2）对纤维素酶活（Y）预测响应面图和等高线图
2014年第9期 169柴秀娟等：产纤维素酶菌株的筛选、鉴定及产酶条件的优化
围内增加起始 pH 比增加培养温度更有效。当起始
pH 为 9、培养温度为 31℃时，酶活力达到最大，同
时可看出该图等高线接近椭圆，表明交互作用显著。
从 图 4 可 知， 起 始 pH 和 CMC-Na 对 纤 维 素
酶酶活的影响显示培养温度为 28℃时，酶活力随
CMC-Na% 的增加而提高，随着起始 pH 的上升先上
升在下降，CMC-Na% 和起始 pH 两个因素之间的交
互作用效果不显著，提高起始 pH 比增加 CMC-Na
含量对酶活力的影响更有效 ；起始 pH 为 9、CMC-
Na% 为 3 时，酶活力较高。
220
200
180
160
140
120
100
3.00
R
I䞦⍫࣋U/mL
2.80
2.60
2.40
2.20
2.00
3.00
2.80
2.60
2.40
2.20
2.00
7.00
7.50
8.50
8.00
9.00
7.00 7.50 8.508.00 9.00
A:䎧࿻PH
A:䎧࿻pHC:CMC-Na% RI䞦⍫࣋U/mLC:CMC-Na% 150 150180170130 1305 140140 160160 160
图 4 起始 pH（X1）和 CMC-Na（X3）对纤维素酶活（Y）预测响应面图和等高线图
220
200
180
160
140
120
100
3.00
R
I䞦⍫࣋U/mL RI䞦⍫࣋U/mL
2.80
2.60
2.40
2.20
2.00
3.00
2.80
2.60
2.40
2.20
2.00
25.00
26.00
28.0027.00
29.00
30.00
31.00
25.00 26.00 28.0027.00 29.00 30.00 31.00
B:ษޫ⑙ᓖć
B:ษޫ⑙ᓖćC:CMC-Na% C:CMC-Na% 180 5140 140 120160
由图 5 可知，培养温度和 CMC-Na 对纤维素酶
酶活的影响显示起始 pH 为 8 时，随着培养温度和
CMC-Na% 的增加而酶活力逐渐增大，在酶活力最高
时，都有所下降。培养温度和 CMC-Na% 两个因素
之间的交互作用不明显。从趋势上看，增加 CMC-
Na% 比增加培养温度对酶活力的影响更有效。当
CMC-Na% 为 3、培养温度为 31℃时，酶活力较高。
2.3.5 验证试验 由图 3-5 响应面的分析可知，3
个因素的最优值 ：起始 pH 为 8，培养温度为 28℃，
图 5 培养温度（X2）和 CMC-Na（X3）对纤维素酶活（Y）预测响应面图和等高线图
CMC-Na% 为 2.5， 在 此 点 预 测 的 酶 活 力 为 190.53
U/mL。为了验证纤维素酶活力模型的有效性及实用
性，在最佳发酵条件下对该模型做 3 次验证试验，
结 果 测 得 酶 活 分 别 为 185.75 U/mL、194.24 U/mL、
201.68 U/mL，与预测结果基本一致，因此该模型能
较好地预测实际发酵状况。验证试验结果的平均值
为 193.89 U/mL，而在未优化条件下发酵液酶活力为
82.56 U/mL，因此最优发酵条件下酶活力是未优化
前的 2.35 倍。
3 讨论
本试验从新疆吐鲁番地区采集的土样，经分离
筛选后得到一株高活性菌株 C-8。经过形态观察、
生理生化结合 16S rRNA 分子鉴定以及系统发育进
化树分析可初步鉴定该菌株为芽孢杆菌 Bacillus sp.。
该菌株所产纤维素酶酶活较高，属产耐碱性纤维素
酶菌株。
响应面法是优化因素配比的有效方法，得到广
生物技术通报 Biotechnology Bulletin 2014年第9期170
泛的应用［13-15］。可用于确定试验因素及其交互作用
在工艺过程中对指标响应值的影响，精确地表述因
素和响应值之间的关系。Plackett-Burman（PB）［16-18］
方法主要应用于微生物发酵培养基成分的优化和发
酵工艺关键参数的筛选，通过试验设计和数据分析，
能够从众多操作条件中快速有效的筛选出主效因素，
从而减少优化过程中的考察因素数和试验次数。
采用响应面法优化该菌株发酵产酶条件 ：当起
始 pH8、CMC-Na% 为 2.5、 培 养 温 度 为 28 时， 该
菌 株 表 现 出 最 高 的 CMC 酶 活 性， 响 应 面 预 测 值
达 190.53 U/mL。经过试验验证，纤维素酶活达到
193.89 U / mL 与响应面预测值十分接近，比优化前
的酶活提高了 2.35 倍，优化效果十分明显。可应用
于食品加工、饲料加工、印染纺织及环保行业，具
有良好的应用和开发前景。
4 结论
通过对新疆吐鲁番极端环境分离得到的菌株
C-8 进行生理生化及分子鉴定，可初步鉴定其为芽
孢杆菌 Bacillus sp.。C-8 发酵生产纤维素酶影响较大
的培养温度、pH 值和 CMC 添加量进行 Box-Behnken
试验设计以及响应面分析，对培养条件进行优化。
在设定区间内，各因素对发酵生产纤维素酶的影响
大小分别为 pH 值 >CMC-Na 添加量 > 培养温度。经
响应面分析确定最佳培养条件为 28℃、pH 8.0 和
CMC-Na% 为 2.5，通过二次多项方程分析，该模型
回归显著，对试验拟合良好，最终纤维素酶活性为
190.53 U/mL，为后续极端环境芽孢杆菌来源纤维素
酶的应用奠定基础。
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（责任编辑 李楠）