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生物技术通报
BIOTECHNOLOGY BULLETIN 2015, 31(12):214-220
微生物农药在四大种类生物农药中占有举足轻
重的地位［1］。芽孢杆菌由于抗逆性高、作用机制复杂、
功能明显等因素已作为微生物农药在农业领域广泛
应 用。 解 淀 粉 芽 孢 杆 菌（B. amyloliquefaciens） 是
芽孢杆菌的一个种，也是重要的防治植物病害的微
生物资源［2-4］。解淀粉芽孢杆菌能够分泌多种依赖
收稿日期 ： 2015-04-01
基金项目 ：国家自然科学基金项目（31171892），国家大学生创新项目（201410061107）
作者简介 ：李娟，女，硕士研究生，研究方向 ：果树病虫害综合治理 ；E-mail ：jie_5101@163.com ；夏凯丽为并列第一作者
通讯作者 ：王远宏，男，博士，教授，研究方向 ：生物农药及合成生物学 ；E-mail ：wangyh@tjau.edu.cn
解淀粉芽孢杆菌 LJ1 摇瓶发酵条件优化
李娟  夏凯丽  王远宏  董蕴琪  郝蕾
（天津农学院，天津 300384）
摘 要 ： 解淀粉芽孢杆菌（Bacillus amyloliquefaciens）LJ1 是从天津土壤中分离筛选出的一株具有广谱抑菌效果的生防菌
株，该实验旨在明确 B. amyloliquefaciens LJ1 的抑菌谱并通过优化发酵培养基和发酵条件提升其抑菌效果。通过对峙培养检测菌株
LJ1 对 14 种病原真菌的抑制效果 ；采用单因素试验、正交试验优化发酵培养基和摇瓶发酵条件 ；最后用孢子萌发法和盆栽试验验
证优化后发酵液的抑菌效果。实验结果表明 B. amyloliquefaciens LJ1 对黄瓜灰霉病菌（Botrytis cinerea）、苹果炭疽病菌（Glomerella
cingulata）、苹果腐烂病菌（Valsa ceratosperma）等 11 种病原真菌有抑制作用 ；优化后的摇瓶发酵条件为温度 30℃、初始 pH 5、转
速 200 r/min、装液量 50 mL/250 mL ；优化后的发酵培养基为马铃薯 200 g，蔗糖 10 g，黄豆粉 20 g，MgCl2·6H2O 1.5 g，蒸馏水
1 000 mL。经发酵条件与培养基优化后，B. amyloliquefaciens LJ1 发酵液对 Botrytis cinerea 孢子萌发的抑制率达 99.7%，盆栽实验防
效达 51.08%。
关键词 ： 解淀粉芽孢杆菌 LJ1 ；抑菌谱 ；发酵条件优化
DOI ：10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2015.12.031
The Optimization of Fermentation Condition in Flask for Bacillus
amyloliquefaciens LJ1
Li Juan Xia Kaili Wang Yuanhong Dong Yunqi Hao Lei
（Tianjin Agriculture University，Tianjin 300384）
Abstract: Bacillus amyloliquefaciens strain LJ1 isolated from the soil of Tianjin is biocontrol one with broad inhibition spectrum. This
study aims to clarify the inhibition spectrum of strain B. amyloliquefaciens LJ1 and improve the antifungal activity by optimizing the medium
composition and fermentation conditions. The confront culture was performed to test the antifungal activity of LJ1 on 14 phytopathogenic fungi.
The medium composition and fermentation conditions were optimized by single-factor and orthogonal experiments. Finally, the inhibitory effect
of optimized broth was tested by methods of spore germination and pot experiment. The results showed that B. amyloliquefaciens LJ1 inhibited
11 tested fungal pathogens, i. e. , Botrytis cinerea, Glomerella cingulata, and Valsa ceratosperma. The optimal fermentation conditions were
as temperature 30℃, initial pH5.0, rotation speed 200 r/min, and medium volume 50 mL/250 mL. The optimal composition of the medium
was 200 g potato, 10 g sucrose, 20 g soybean flour, 1.5 g MgCl2·6H2O, and 1 000 mL distilled water. In conclusion, the inhibition rate of B.
amyloliquefaciens LJ1 to the conidia germination of B. cinerea reached 99.7%, and the control efficacy of pot experiment was 51.08% under the
optimum fermentation medium and culture conditions.
Key words: Bacillus amyloliquefaciens LJ1 ；inhibition spectrum ；optimization of fermentation condition
2015,31(12) 215李娟等：解淀粉芽孢杆菌 LJ1 摇瓶发酵条件优化
NRPs（Nonribosomal peptide synthetase，NRPs） 和
PKS（Polyketide synthetase，PKS） 以 及 NRPS/PKS
代谢途径组合的次生代谢抑菌物质［5-8］，并协同其
他机制如诱导抗病性［9］、促进生长［10］和提高植物
营养吸收率［11］等因素保障植物的健康。优化发酵
条件，增加生物活性物质的含量和微生物的生物量
是提高生防制剂应用效果的的重要前提，与此相关
的与解淀粉芽孢杆菌的研究已有报道［12-14］。
解 淀 粉 芽 孢 杆 菌 B. amyloliquefaciens LJ1 是 从
土壤中分离获得的一株生防菌株，它与环境相容性
好，对生物安全，大田试验表明 LJ1 发酵液对瓜类
白粉病有很好的防治效果并可以诱导黄瓜产生抗病
性［15，16］。本实验探索解淀粉芽孢杆菌 LJ1 的抑菌谱
和对黄瓜灰霉病防治能力，并对其摇瓶发酵条件和
培养基进行初步优化，以期提高其抑菌能力和防病
效果。
1 材料与方法
1.1 材料
1.1.1 供 试 菌 株 解 淀 粉 芽 孢 杆 菌（B.
amyloliquefaciens）LJ1 由天津农学院植物病理实验
室从土壤中分离，筛选，保存。指示菌 ：黄瓜灰霉
病菌（Botrytis cinerea）、苹果炭疽病菌（Glomerella
cingulata）、小麦赤霉病菌（Gibberrella zeae）、栆轮
纹病菌（Macrophoma kuwastsukaii）、板栗炭疽病菌
（Colletotrichum gloeosporioides）、苹果腐烂病菌（Valsa
ceratosperma）、 稻 瘟 病 菌（Phyricularia grisea）、 辣
椒疫霉病菌（Phytophthora capsici）、苹果青霉病菌
（Penicillium expansum）、枣黑点病菌（Coniothyrium
fucsidulum）、 层 出 镰 刀 菌（Fusarium proliferatum）、
高 粱 炭 疽 病 菌（Colletotrichum graminicola）、 小 麦
纹 枯 病 菌（Rhizoctonia cerealis）、 小 麦 全 蚀 病 菌
（Gaeumanomyces graminis）由天津农学院植物病理实
验室提供。
1.1.2 主要培养基 PDA：马铃薯 200 g，葡萄糖 20 g，
琼脂粉 16 g，蒸馏水 1 000 mL。LB 培养基 ：Yeast
extract 5 g，Tryptone 10 g，氯化钠 10 g，琼脂粉 16
g，蒸馏水 1 000 mL。种子培养基 ：Yeast extract 5 g，
Tryptone 10 g，氯化钠 10 g，蒸馏水 1 000 mL。无
碳培养基 ：（NH4）2SO4 2.0 g，NaH2PO4·H2O 0.5 g，
K2HPO4 0.5 g，MgSO4·7H2O 0.2 g，CaCl2·2H2O 0.1 g，
蒸馏水 1 000 mL，pH 6.5。无氮培养基：葡萄糖 10 g，
KH2PO4 1.36 g，Na2HPO4 2.13 g，MgSO4·7H2O 0.2 g，
FeSO4·7H2O 0.000 5 g，CaCl2 0.005 g，蒸馏水 1 000
mL，pH7.0-7.2。
1.2 方法
1.2.1 解 淀 粉 芽 孢 杆 菌 LJ1 平 板 抑 菌 效 果 的 测
定 采用管碟法［17］稍加改进来检测解淀粉芽孢杆
菌 LJ1 对上述 14 种病原真菌的抑菌效果。取 25℃
培养 5 d 的指示菌，取 4 cm2 的菌块加入 3 mL 无菌
水冲洗，制成菌丝悬浮液，取 1 mL 菌丝悬浮液加入
30-50℃的 PDA 培养基中迅速摇匀，倒入培养皿中
（厚度为 3 mm），待凝固后将牛津杯置于培养基中央，
加入 200 μL 在 PDA 液体培养基中 28℃，200 r/min
培养 16 h 的 LJ1 发酵液。将平板置于 27℃下培养 3
d 后，观察并测量抑菌圈的直径。
1.2.2 解淀粉芽孢杆菌 LJ1 生长曲线的测定 种子
液的制备 ：将解淀粉芽孢杆菌 LJ1 在 LB 培养基上
划线培养，挑取单菌落接种在种子培养基中，28℃，
200 r/min 振荡培养 16 h。取 48 支含 5 mL 种子培养
基的试管，接 10 μL 种子液加入试管中，于 28℃，
200 r/min 振荡培养，每隔 2 h 用种子培养基接 LJ1
菌株，置于摇床中，28℃ 200 r/min 摇菌。每隔 2 h
测定培养液吸光值，每个处理重复 3 次。以 OD600
值为纵坐标，以培养时间为横坐标，绘制 LJ1 菌株
的生长曲线。
1.2.3 摇瓶发酵条件优化 以初始 pH 值、温度、
转速、装液量为试验因素，按照正交设计表 L9（3
4）
设计 4 个因素、3 个水平（表 1）的正交试验来优化
B. amyloliquefaciens LJ1 的摇瓶发酵条件。
表 1 发酵条件正交试验设计
水平 A 温度 /℃
B 初始
pH 值
C 转速 /
（r·min-1）
D 装液量 /
（mL·250 mL-1）
1 25 5 100 50
2 30 7 150 100
3 35 9 200 150
在 PDA 液体培养基中加入 1% 的种子液，根据
正交实验表各处理不同发酵条件摇菌 26 h。各组发
酵液稀释 100 倍后采用载玻片孢子萌发法测定对 B.
生物技术通报 Biotechnology Bulletin 2015,Vol.31,No.12216
cinerea 孢子萌发的抑制效果。
萌发率 = 孢子萌发数 / 孢子总数 ×100%
LJ1 发酵液抑菌率 =（对照萌发率 - 处理萌发
率）/ 对照萌发率 ×100%
1.2.4 解淀粉芽孢杆菌 LJ1 培养基的优化
1.2.4.1 解淀粉芽孢杆菌 LJ1 培养基碳源的选择 参
考 谷 医 林 的 研 究［18］， 在 无 碳 培 养 基 中 分 别 添 加
10 g/L 的 可 利 用 碳 源，28℃，200 r/min 摇 菌 26 h。
分别用分光光度计检测 600 nm 下的 OD 值，筛选出
有利于 LJ1 菌株生长的几种碳源。将筛选出的碳源
加入无碳培养基中，终浓度分别为 10 g/L、20 g/L、
50 g/L。加入 1% 种子液，28℃，200 r/min 摇菌 26 h，
每处理重复 3 次，用活菌计数法［19］测定培养基中
菌量，进而筛选出最佳碳源及其最适浓度。
1.2.4.2 解淀粉芽孢杆菌 LJ1 氮源的选择 在无氮培
养基中分别加入终浓度为 5 g/L 的牛肉浸膏、酵母膏、
草酸铵、乙酸铵、硝酸钾、尿素、硫酸铵、亚硝酸钠、
钼酸铵、氯化铵、磷酸二氢铵、黄豆粉、硝酸钙等氮源，
28℃，200 r/min 摇菌 26 h。用分光光度计检测 OD600
值和转接划线的方法来测定 LJ1 可利用氮源，并选
取有利于菌株 LJ1 生长的氮源，进一步筛选。将初
步筛选出的氮源加入无氮培养基中，终浓度分别为
5 g/L、10 g/L、20 g/L。加入 1% 种子液，28℃，200
r/min 摇菌 26 h，每处理重复 3 次，用活菌计数法测
定培养基中菌量，筛选出最佳氮源及其最佳浓度。
1.2.4.3 解 淀 粉 芽 孢 杆 菌 LJ1 无 机 盐 的 选 择 将
MnSO 4·H 2O、MgCl 2·6H 2O、ZnSO 4·7H 2O、
FeC6H5O7、FeCl3、CuSO4·5H2O 加入 PDA 液体培养
基中终浓度分别为 0. 5 g/L、1 g/L、1.5 g/L。以 PDA
液体培养基为对照，加入 1% 种子液，28℃，200 r/min
摇菌 26 h，每处理重复 3 次，用活菌计数法测定培
养基中菌量，筛选出最佳金属离子及其的最佳浓度。
1.2.5 发酵条件优化验证 用孢子萌发法和盆栽试
验法来验证培养基和条件优化后的发酵液抑菌效果。
将种子液以 1% 接种量分别接种到 PDA 液体培养基
和优化后的培养基中。PDA 液体培养基发酵条件 ：
28℃，200 r/min，初始 pH 7.0 装液量 100 mL，优化
培养基采用优化后的发酵条件，采用孢子萌发法测
定发酵液对 B. cinerea 孢子萌发的抑制效果。
盆栽实验 ：将优化前、后发酵液稀释 100 倍后
喷施于三叶期黄瓜幼苗上，每个处理重复 6 盆，每
盆 3 株黄瓜苗，以无菌水喷洒为对照。24 h 后，将
1×105 CFU/mL 的黄瓜灰霉病菌孢子悬浮液均匀喷
洒在黄瓜苗叶片上。于 20℃，保湿，温室密闭培养，
7 d 后观察黄瓜苗发病情况，统计病情指数并计算发
酵液防治效果，病情分级参考曹春娜等的方法［20］。
病情指数 = ∑［（各级病叶数 × 代表级值）］/（调
查总叶数 × 最高代表级值）×100
防治效果（%）=（对照发病指数 - 处理发病指
数）/ 对照发病指数 ×100
2 结果
2.1 解淀粉芽孢杆菌LJ1平板抑菌效果
将 LJ1 与 14 种病原真菌做平板对峙培养，结
果表明解淀粉芽孢杆菌 LJ1 与高粱炭疽病菌（C.
graminicola）、小麦纹枯病菌（R. cerealis）、小麦全
蚀病菌（G. graminis）对峙培养无抑菌圈产生，对
黄 瓜 灰 霉 病 菌（B. cinerea）， 苹 果 炭 疽 病 菌（G.
cingulata）、枣轮纹病菌（M. kuwastsukaii）等 11 种
病原菌均产生明显抑菌圈，其中对黄瓜灰霉病菌的
抑制效果最高，抑菌圈直径达 15.73 mm。对峙培养
结果显示 B. amyloliquefaciens LJ1 具有广谱抑菌效果，
有较好的应用潜力。
表 2 B. amyloliquefaciens LJ1 和植物病原真菌的对峙培养
指示菌
抑菌圈直径 /mm
α=0.05 α=0.01
黄瓜灰霉病菌（B. cinerea） 15.73±0.88 15.73±2.0
苹果炭疽病菌（G. cingulata） 13.93±1.07 13.93±2.48
小麦赤霉病菌（G. zeae） 12.50±1.76 12.50±4.05
栆轮纹病菌（M. kuwastsukaii） 12.00±2.02 12.00±4.67
苹果腐烂病菌（V. ceratosperma） 11.63±1.23 11.63±2.85
板栗炭疽菌（C. gloeosporioides） 11.40±1.21 11.40±2.80
稻瘟病菌（P. grisea） 10.37±1.13 10.37±2.61
辣椒疫霉病菌（P. capsici） 8.13±1.12 8.13±2.60
苹果青霉病菌（P. expansum） 7.53±1.77 7.53±4.08
层出镰刀菌（F. proliferatum） 4.77±0.73 4.77±1.69
枣黑点病菌（C. fucsidulum） 4.17±1.01 4.17±2.34
2.2 解淀粉芽孢杆菌LJ1生长曲线
生长曲线反映了细菌培养过程中的生长和繁殖
规律。细菌的生长一般要经过延滞期、对数期、稳
定期、死亡期 4 个时期，LJ1 的生长曲线如图 1 所
2015,31(12) 217李娟等：解淀粉芽孢杆菌 LJ1 摇瓶发酵条件优化
示为 S 型生长曲线。在 0-6 h LJ1 菌量处在延滞期，
LJ1 菌株繁殖较少，为细菌的分裂增殖储存充足的酶、
能量及中间代谢产物。6-14 h 细菌 LJ1 处于对数增
长期，OD 值快速上升。14-26 h 细菌 LJ1 处于稳定
期，群体生长停止，生长曲线趋于平稳。实验中检
测 B. amyloliquefaciens LJ1 的活菌数和抑菌效果均在
稳定期进行检测。26 h 后进入死亡期，细菌繁殖速
度减慢逐渐死亡。
转速 200 r/min。
表 3 正交实验优化 B. amyloliquefaciens 发酵条件［L9（3
4）］
实验序号
因素 抑菌率 /%
A B C D 重复 1 重复 2 重复 3
1 1 1 1 1 94.55 94.60 94.90
2 1 2 2 2 42.19 58.00 56.50
3 1 3 3 3 54.26 82.20 62.60
4 2 1 2 3 81.86 88.60 94.70
5 2 2 3 1 94.24 97.10 98.90
6 2 3 1 2 75.14 86.00 89.80
7 3 1 3 2 97.63 99.50 96.90
8 3 2 1 3 53.75 24.50 40.20
9 3 3 2 1 98.98 98.70 98.90
2.4 解淀粉芽孢杆菌LJI培养基的优化
2.4.1 C 源对解淀粉芽孢杆菌 LJ1 的影响 以 16 种
解淀粉芽孢杆菌 LJ1 可以利用碳源为单一碳源摇菌
培养。以脯氨酸、葡萄糖、蔗糖为碳源的培养基摇
菌后 B. amyloliquefaciens LJ1 生长状态最好，培养基
浑浊度较高。在无碳培养基中分别加入 10 g/L、20
g/L、50 g/L 的脯氨酸、葡萄糖、蔗糖，28℃，200
r/min 摇 菌 26 h 后， 检 测 B. amyloliquefaciensLJ1 菌
量，结果如图 2 所示，不同碳源对 LJ1 菌量的影响
不同。在无碳培养基中加入相应碳源后，碳源对菌
量的影响由大到小依次为 ：蔗糖 > 葡萄糖 > 脯氨酸，
当加入 10 g/L 蔗糖时菌量达到最大，为 9.08×108
CFU/mL。由图 2 可知各碳源最适浓度均为 10 g/L，
加入过量碳源不利于 LJ1 的生长。因此，选择 10 g/L
的蔗糖为最佳碳源。
2.4.2 氮源对解淀粉芽孢杆菌 LJ1 的影响 将各氮
源加入无氮培养基中，结果显示 B. amyloliquefaciens
LJ1 可利用氯化铵、牛肉浸膏、酵母膏、草酸铵、
乙酸铵、尿素、硫酸铵、磷酸二氢铵、硝酸钙、黄
豆粉为唯一氮源 ；不可利用钼酸铵、亚硝酸钠、硝
2.0
1.8
1.6
1.4
1.2
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0
0
O
D
60
0٬
5 15 25 353020ᰦ䰤h10
图 1 B. amyloliquefaciens LJ1 的生长曲线
2.3 摇瓶发酵条件优化
正交实验不同发酵条件培养的 B. amyloliquefac-
iens LJ1 发酵液对 B. cinerea 孢子萌发的抑制效果如
表 3 所示，表 4 为正交实验各因素不同水平的评价。
由表 4 可以看出不同 pH 值、温度、转速、装液量
培养的 LJ1 发酵液对 B. cinerea 孢子萌发的抑制效果
不同。由极差 R 值的大小比较说明对 LJ1 菌株发酵
液抑菌能力的影响顺序为装液量 > pH 值 > 温度 > 转
速。其中，装液量和 pH 值对发酵液的抑菌效果影
响较大。装液量 50 mL，pH 值 5，温度 30℃均显著
好于其他水平。转速 200 r/min 与 150 r/min 无显著差
异，但显著好于 100 r/min。综合考虑仍选择 200 r/min
为最优转速。因此，B. amyloliquefaciens LJ1 发酵条
件最优组合为装液量 50 mL，pH 值 5，温度 30℃，
表 4 发酵条件的多重比较
因素 温度 /℃ pH 值 转速 /（r·min-1） 装液量（mL·250 mL-1）
K1 71.09（25）b 93.69（5）a 72.60（100）b 96.76（50）a
K2 89.59（30）a 82.95（7）c 79.82（150）ab 77.96（100）b
K3 71.08（35）b 62.81（9）b 87.04（200）a 64.74（150）c
极差 R 18.51 30.88 14.44 32.02
注 ：不同小写字母表示处理间差异显著（P<0.05）
生物技术通报 Biotechnology Bulletin 2015,Vol.31,No.12218
酸钾。其中以黄豆粉、酵母膏和硝酸钙为氮源时 B.
amyloliquefaciens LJ1 生长状态最好，培养基浑浊度
较高。
所筛选的氮源就 LJ1 生长量而言，都有一个较
为适合的浓度（图 3），硝酸钙适宜浓度为 5 g/L，酵
母膏适宜浓度为 10 g/L，黄豆粉适宜浓度为 20 g/L。
比较而言，以有机氮源对 LJ1 的生长较为有利，尤
其黄豆粉最为明显，其最大生长量达到 1.59×108
CFU/mL，分别为前两者最大生长量的 2.02 倍和 2.56
倍。同为有机氮源，黄豆粉较酵母膏更适宜 LJ1 的
生长，可能由于黄豆粉富含速效氮源和迟效氮源，
以及碳水化合物和微量元素，更适宜细菌快速繁殖。
因此，选择 20 g/L 的黄豆粉为最佳氮源。
量。结果（图 4）表明培养基中加入 CuSO4·5H2O
后菌株 LJ1 在培养基中生长极慢，说明 Cu2+ 对解
淀粉芽孢杆菌 LJ1 的生长有抑制作用，这与 Cu2+ 使
细 菌 蛋 白 变 性 有 关。 如 图 4 所 示，MnSO4·H2O、
MgCl2·6H2O、ZnSO4·7H2O、FeC6H5O7、FeCl3
均 能 促 进 LJ1 菌 量 的 增 长， 且 MgCl2·6H2O >
MnSO4·H2O > ZnSO4·7H2O > FeC6H5O7 >FeCl3。 研
究中发现，当 MgCl2·6H2O 达到 1.5 g/L 时，其菌量
较加入 0.5 g/L 和 1.0 g/L 有明显的跃升，为 2.403×
1010 CFU/mL。这一现象与镁离子参与细菌细胞质的
合成，尤其对革兰氏阳性菌的生长繁殖影响较大有
关［21］。因此，研究中选择 1.5 g/L MgCl2·6H2O 作为
适宜浓度。
图 4 无机盐对 LJ1 生长量（107）的影响
图 3 氮源对菌株 LJ1 生长量大小的影响
图 2 碳源对菌株 LJ1 生长量大小的影响
120
100
80
60
40
20
0
10 20 50
LJ
1⍫㧼ᮠ107  ⻣Ⓚg·L-1
㝟≘䞨㭇㌆㪑㨴㌆
10 205
LJ
1⍫㧼ᮠ107  ≞Ⓚg·L-1
18
16
14
12
10
8
6
4
2
0
哴䉶㊹⺍䞨䫉䞥⇽㞿
LJ
1⍫㧼ᮠ107  ᰐᵪⴀg·L-1
3000
2500
2000
1500
1000
500
0
MnSO4·H2O MgCl2·6H2O ZnSO4·7H2O FeC6H5O7 FeCl3 control
0.5 g/L
1.5 g/L
1.0 g/L
2.5 优化验证实验结果
PDA 液体培养基（优化前）为 ：马铃薯 200 g，
葡萄糖 20 g，蒸馏水 1 000 mL，初始 pH7.0，28℃，
200 r/min，装液量 100 mL/250 mL。
优化后为 ：马铃薯 200 g，蔗糖 10 g，黄豆粉
20 g，MgCl2·6H2O 1.5 g， 初 始 pH 5.0，30℃，200
r/min，装液量 50 mL/250 mL。如表 5 所示，经过优
化 B. amyloliquefaciens LJ1 摇瓶发酵培养基成分和发
酵条件后，发酵液对 B. cinerea 的抑制和防治效果都
得到了显著提高。LJ1 发酵液对 B. cinerea 孢子萌发
的抑菌率从 65.0% 提高至 99.7% ；温室条件下对黄
瓜灰霉病发生的防治效果从 30.98% 提高到 51.08%。
3 讨论
B. amyloliquefaciens LJ1 对 B. cinerea、G. cingul-
2.4.3 无机盐对解淀粉芽孢杆菌 LJ1 的影响 在
PDA 液体培养基中加入无机盐，摇菌后检测其菌
2015,31(12) 219李娟等：解淀粉芽孢杆菌 LJ1 摇瓶发酵条件优化
ata、G. zeae、M. kuwastsukaii 等 11 种病原真菌均有
较好的抑菌效果。优化解淀粉芽孢杆菌发酵培养液
及发酵条件不仅可以提高菌体的生长速度，还可以
有效地提高抗菌活性物质的产量及防效［22-24］。对
B. amyloliquefaciens LJ1 发 酵 条 件 的 研 究 表 明， 温
度 30℃、初始 pH 5、转速 200 r/min、装液量 50 mL
时，LJ1 发酵液抑菌活性达到最高。其中，装液量
和 pH 值对发酵液的抑菌效果影响较大。装液量与
抑菌效果呈负相关，转速与抑菌效果呈正相关，说
明解淀粉芽孢杆菌 LJ1 为好氧型细菌。这一结果暗
示 LJ1 所产抑菌物质多少和菌体数量有相关性，通
过提高溶解氧可以加速 LJ1 的生长，提高 LJ1 细胞
生长量，从而缩短其进入次生代谢的时间，加快、
加大次生代谢抑菌物质的产生。pH 值主要通过影响
菌体细胞膜渗透性及营养物质离子化程度来影响菌
体对养分的吸收。实验发现 LJ1 菌株在初始 pH 4 的
培养基中无法生长，而初始 pH 5 时效果最好，说明
B. amyloliquefaciens LJ1 适宜在偏酸性的环境中生长，
过酸过碱均不利于它的生长，与 Zhao 等［25］的研究
一致。
细菌菌体发酵过程中，延滞期和对数期主要
进行菌体的繁殖，菌量大量增加，进入稳定期后
菌量基本保持稳定，细菌次级代谢产物积累，常
常在这个时期进行次级代谢产物的生产和检测。B.
amyloliquefaciens LJ1 在 14-26 h 处于稳定期，在 26 h
时菌量保持较高但略有下降，此时次生代谢物质较
多，因此选择发酵 26 h 时进行抑菌能力检测。在不
同培养条件下，菌量是次生代谢物质产生多少的一
个重要前提条件［26］，这与上述结果与分析相一致。
研究中也发现，一些矿物质元素能提高发酵产物产
量，尤以 Mg2+ 最为明显，这和 Mg2+ 是一些功能蛋
白的重要辅酶因子有关，Mg2+ 可以提高其催化活性，
加快代谢进程，提高抑菌活性［27］。
碳氮比是微生物发酵培养中关键的参数，它反
映了培养基中碳、氮营养物质的浓度和两者的比率。
众多研究发现，适宜的碳氮比是提高发酵活性物质
含量和生物量的重要条件［28-30］。本研究中，氮源对
生物量变化的影响尤其明显，分析认为主要是因为
受到碳氮比率的影响所致。此外，由于培养基中没
有目的性加入缓冲物质，不适宜的碳氮比也可能通
过影响动态发酵过程中 pH 值来影响发酵生物量。
4 结论
解淀粉芽孢杆菌 LJ1 有广谱的抑菌效果。优化
后发酵条件为 30℃、初始 pH 5、转速 200 r/min、装
液量 50 mL/250 mL，装液量和 pH 值对发酵液的抑
菌效果影响较大。优化后的培养基成分为 ：马铃薯
200 g，蔗糖 10 g，黄豆粉 20 g，MgCl2·6H2O 1.5 g，
蒸馏水 1 000 mL。在优化条件下 B. amyloliquefaciens
LJ1 发酵液对 B. cinerea 孢子萌发的抑制率从 65.0%
提高至 99.7% ；温室条件下对黄瓜灰霉病的防治效
果从 30.98% 提高到 51.08%。
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表 5 发酵液对黄瓜灰霉的抑制与防效分析
孢子萌发抑制率 /% 病情指数 防治效果 /%
优化前 65.0 52.26 30.98
优化后 99.7 37.04 51.08
Control - 75.72 -
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　　　　　　（责任编辑　李楠）