響應(yīng)面法優(yōu)化多黏類芽孢桿菌BD3736發(fā)酵脫脂乳產(chǎn)α-葡萄糖苷酶抑制劑的工藝條件

馮華峰

（光明乳業(yè)股份有限公司乳業(yè)研究院，上海乳業(yè)生物工程技術(shù)研究中心，乳業(yè)生物技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海 200436）

糖尿病是一種以高血糖為特征的內(nèi)分泌代謝疾病，由于口服降糖藥使用方便、價(jià)格相對(duì)便宜，大部分患者更愿意接受。以α-葡萄糖苷酶（α-glucosidase）為靶標(biāo)的口服降糖藥能有效控制餐后血糖波動(dòng)，目前是我國(guó)治療糖尿病的一線藥物[1]。α-葡萄糖苷酶抑制劑（α-glucosidase inhibitors，AGIs）通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)性抑制小腸α-葡萄糖苷酶的活性，來(lái)延緩腸道對(duì)碳水化合物的消化與吸收，降低餐后血糖水平并抑制過(guò)多的胰島素分泌，最終達(dá)到控制血糖的目的[2]。

目前，阿卡波糖（Acarbose）是臨床上最常用的AGIs類藥物之一，是由游動(dòng)放線菌（Actinoplanes）SE50/110規(guī)?；l(fā)酵獲得的偽寡糖[3]。米格列醇（Miglitol）作為1-脫氧野尻霉素（1-desoxynojirimycin，DNJ）的衍生物，是首個(gè)假單糖類的AGIs，也是臨床上常用的AGIs類藥物[4]。在臨床使用過(guò)程中，上述2 種藥物均會(huì)有胃腸道不適、過(guò)敏和肝損傷等不良反應(yīng)[5]。因此，篩選和設(shè)計(jì)新型的AGIs仍是當(dāng)前口服降糖藥的開(kāi)發(fā)熱點(diǎn)之一[6-8]。

根據(jù)目前報(bào)道，在各種微生物的次生代謝產(chǎn)物中篩選新型AGIs仍是研究首選，其中芽孢桿菌屬（Bacillus）和類芽孢桿菌屬（Paenibacillus）逐漸被人們所重視。Yamada等[9]從巨大芽孢桿菌（Bacillus megaterium）G45C的次級(jí)代謝產(chǎn)物中檢測(cè)出能夠抑制小腸α-葡萄糖苷酶活性的羥基檸檬酸。Abd El-Hady等[10]從海綿中分離出芽孢桿菌，并在培養(yǎng)液中分離出二酮哌嗪（diketopiperazines），其對(duì)α-葡萄糖苷酶的抑制能力超過(guò)阿卡波糖。Nguyen等[11]將類芽孢桿菌TKU042菌株的發(fā)酵產(chǎn)物經(jīng)多步分離純化后，發(fā)現(xiàn)類芽孢桿菌的次級(jí)代謝產(chǎn)物高龍膽酸（homogentisic acid）具有很強(qiáng)的α-葡萄糖苷酶抑制活性，其半數(shù)最大抑制質(zhì)量濃度（half maximal inhibitory concentration，IC50）為0.22 mg/mL，最大抑制率為95%，而阿卡波糖的IC50為1.51 mg/mL，最大抑制率為65%。

多黏類芽孢桿菌（Paenibacillus polymyxa）是類芽孢桿菌屬的模式菌種，其代謝產(chǎn)物中含有多種可被利用的生物活性物質(zhì)，主要包括脂肽、蛋白水解酶、胞外多糖和植物激素等[12-14]。本實(shí)驗(yàn)室從江南傳統(tǒng)泡菜中分離篩選出一株多黏類芽孢桿菌BD3736[15]。本研究以脫脂乳為發(fā)酵介質(zhì)，對(duì)多黏類芽孢桿菌BD3736高效合成AGIs的條件與特性進(jìn)行研究，旨在為此領(lǐng)域的研究提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

菌株：多黏類芽孢桿菌BD3736（P. polymyxaBD3736），其在中國(guó)普通微生物菌種保藏中心的編號(hào)為CGMCC10062，由乳業(yè)生物技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室提供。

脫脂乳粉 新西蘭恒天然集團(tuán)；α-葡萄糖苷酶（E.C 3.2.1.20，源自酵母）、4-硝基苯-α-D-吡喃葡萄糖苷（p-nitrophenyl-α-D-glucopyranoside，pNPG）和阿卡波糖 美國(guó)Sigma公司；其他試劑均為分析純 國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

HVE-50高壓滅菌鍋 日本Hirayama公司；GNP-9270隔水恒溫培養(yǎng)箱 上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司；PB-100 pH計(jì) 德國(guó)Sartorius公司；HZQ-X500C大型恒溫振蕩器 上海一恒科學(xué)儀器有限公司；Spectra Max M5多功能酶標(biāo)儀 美國(guó)Molecular Devices公司；Millipore-Q超純水儀 德國(guó)默克-密理博公司；Biofuge Strators高速冷凍離心機(jī) 德國(guó)Heraeus公司；FreeZone凍干機(jī) 美國(guó)Labconco公司。

1.3 方法

1.3.1 培養(yǎng)基的配制

菌株活化和活菌計(jì)數(shù)培養(yǎng)基的配制：配制20 mL質(zhì)量濃度10 g/100 mL的脫脂乳液體培養(yǎng)基，再取1.4 g瓊脂粉溶于80 mL水中，分別于115 ℃滅菌15 min取出，待冷卻至60 ℃時(shí)，將二者混勻，倒入無(wú)菌平板中，配成質(zhì)量濃度2 g/100 mL的脫脂乳瓊脂平板。

種子和發(fā)酵培養(yǎng)基的配制：配制質(zhì)量濃度8 g/100 mL的脫脂乳液體培養(yǎng)基，于115 ℃滅菌15 min，冷卻備用。

1.3.2 多黏類芽孢桿菌BD3736種子液的制備

將多黏類芽孢桿菌BD3736凍存管從超低溫冰箱中取出，劃線于質(zhì)量濃度2 g/100 mL的脫脂乳瓊脂平板中，30 ℃好氧培養(yǎng)2 d；活化2 代后，挑取單菌落，接種于質(zhì)量濃度8 g/100 mL的脫脂乳液體培養(yǎng)基中（裝量為20 mL/100 mL三角瓶），30 ℃、180 r/min振蕩培養(yǎng)2 d后，將發(fā)酵液10 000×g離心20 min，棄上清，取菌體用無(wú)菌水清洗2 次，以去除殘留的培養(yǎng)基，最后將菌體懸浮于少量質(zhì)量濃度8 g/100 mL脫脂乳液體培養(yǎng)基中，調(diào)整其活菌數(shù)為109CFU/mL作為種子液，備用。

1.3.3α-葡萄糖苷酶抑制率及IC50的測(cè)定

用0.1 mol/L的磷酸鹽緩沖液（PBS，pH=6.80）溶解或稀釋待測(cè)樣品，取100 μL于1.5 mL離心管，加入50 μL 100 mU/mLα-葡萄糖苷酶，混勻，37 ℃溫育15 min，再加入80 μL 2.0 mmol/L的pNPG，混勻，37 ℃反應(yīng)15 min，最后加入80 μL 0.2 mol/L Na2CO3終止反應(yīng)，10 000×g離心2 min，取200 μL上清于96孔板中，于405 nm波長(zhǎng)處測(cè)定吸光度（A）。

同時(shí)，為避免脫脂乳本身對(duì)α-葡萄糖苷酶抑制劑篩選模型的影響，本研究采用無(wú)菌脫脂乳（質(zhì)量濃度8 g/100 mL）上清作為陰性對(duì)照。制備方法如下：用乳酸將已滅菌的脫脂乳（質(zhì)量濃度8 g/100 mL）pH值調(diào)節(jié)至與待測(cè)發(fā)酵樣品相同，10 000×g離心2 min后取上清，用1.0 mol/L NaOH調(diào)節(jié)pH值至6.80，再次10 000×g離心2 min后取上清，即得陰性對(duì)照組。取3 次平行實(shí)驗(yàn)的平均值，按照下式計(jì)算樣品對(duì)α-葡萄糖苷酶的抑制率。以質(zhì)量濃度1.0 mg/mL的阿卡波糖作為陽(yáng)性對(duì)照。

式中：陰性對(duì)照為用無(wú)菌脫脂乳替代待測(cè)樣品；陰性空白為用PBS替代陰性對(duì)照組中的α-葡萄糖苷酶；樣品空白為用PBS替代待測(cè)樣品組中的α-葡萄糖苷酶。

IC50的測(cè)定：以倍半稀釋的方法將待測(cè)樣品溶液進(jìn)行稀釋，獲得不同質(zhì)量濃度的待測(cè)樣品，利用上述檢測(cè)方法測(cè)定不同質(zhì)量濃度的待測(cè)樣品對(duì)α-葡萄糖苷酶的抑制率，根據(jù)質(zhì)量濃度與α-葡萄糖苷酶抑制率的線性關(guān)系，計(jì)算得出樣品對(duì)α-葡萄糖苷酶的IC50。

1.3.4 多黏類芽孢桿菌BD3736在脫脂乳中的生長(zhǎng)情況測(cè)定

將多黏類芽孢桿菌BD3736劃線于脫脂乳瓊脂平板（質(zhì)量濃度2 g/100 mL）上，觀察菌株生長(zhǎng)特性。

將多黏類芽孢桿菌BD3736以2%（V/V，下同）的接種量接種于質(zhì)量濃度8 g/100 mL的脫脂乳液體培養(yǎng)基中（裝量為100 mL/250 mL三角瓶），在180 r/min、30 ℃條件下振蕩培養(yǎng)，分別于0、3、6、9、12、24 h及2、3、4、5、6、7 d，測(cè)定發(fā)酵體系pH值和活菌數(shù)，并觀察不同培養(yǎng)時(shí)間（1、3、5 d）的發(fā)酵液顏色。

取培養(yǎng)2 d的發(fā)酵乳樣品，10 000×g離心20 min，取上清，在沸水浴中加熱滅活15 min后，冷卻至室溫；用1.0 mol/L NaOH調(diào)節(jié)pH值至6.80，再次10 000×g離心20 min，取上清，并測(cè)定其對(duì)α-葡萄糖苷酶的抑制率和IC50。

1.3.5 不同因素影響AGIs產(chǎn)量的單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.3.5.1 接種量對(duì)AGIs產(chǎn)量的影響

將多黏類芽孢桿菌BD3736種子液分別以1%、2%、3%、5%、8%和10%的接種量接入質(zhì)量濃度8 g/100 mL的脫脂乳發(fā)酵培養(yǎng)基中（裝量為100 mL/250 mL三角瓶），30 ℃、180 r/min振蕩培養(yǎng)2 d；實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，按照1.3.4節(jié)所述方法對(duì)發(fā)酵液進(jìn)行后處理，再按照1.3.3節(jié)所述方法測(cè)定不同接種量樣品對(duì)α-葡萄糖苷酶的抑制率（n=3）。

1.3.5.2 發(fā)酵溫度對(duì)AGIs產(chǎn)量的影響

將多黏類芽孢桿菌BD3736種子液以2%的接種量接入質(zhì)量濃度8 g/100 mL的脫脂乳發(fā)酵培養(yǎng)基中（裝量為100 mL/250 mL三角瓶），分別置于28、30、32、34、37、40 ℃，180 r/min振蕩培養(yǎng)2 d；實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，按照1.3.4節(jié)所述方法對(duì)發(fā)酵液進(jìn)行后處理，再按照

1.3.3節(jié)所述方法測(cè)定不同發(fā)酵溫度樣品對(duì)α-葡萄糖苷酶的抑制率（n=3）。

1.3.5.3 培養(yǎng)時(shí)間對(duì)AGIs產(chǎn)量的影響

將多黏類芽孢桿菌BD3736種子液以2%的接種量接入質(zhì)量濃度8 g/100 mL的脫脂乳發(fā)酵培養(yǎng)基中（裝量為100 mL/250 mL三角瓶），于30 ℃、180 r/min振蕩培養(yǎng)1、2、3、4、5、6、7 d；實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，按照1.3.4節(jié)所述方法對(duì)發(fā)酵液進(jìn)行后處理，再按照1.3.3節(jié)所述方法測(cè)定不同培養(yǎng)時(shí)間樣品對(duì)α-葡萄糖苷酶的抑制率（n=3）。

1.3.5.4 脫脂乳質(zhì)量濃度對(duì)AGIs產(chǎn)量的影響

將多黏類芽孢桿菌BD3736種子液以2%的接種量分別接入脫脂乳質(zhì)量濃度為2、4、8、10、12 g/100 mL的發(fā)酵培養(yǎng)基（裝量為100 mL/250 mL三角瓶），30 ℃、180 r/min振蕩培養(yǎng)2 d；實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，按照1.3.4節(jié)所述方法對(duì)發(fā)酵液進(jìn)行后處理，再按照1.3.3節(jié)所述方法測(cè)定不同質(zhì)量濃度脫脂乳樣品對(duì)α-葡萄糖苷酶的抑制率（n=3）。

1.3.6 響應(yīng)面優(yōu)化影響AGIs產(chǎn)量的因素

對(duì)上述單因素試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行顯著性分析，選取3 個(gè)最顯著的影響因素，以AGIs對(duì)α-葡萄糖苷酶的IC50為響應(yīng)值（減少抑制活性水平較高時(shí)的誤差），設(shè)計(jì)響應(yīng)面試驗(yàn)（n=3）。

1.4 數(shù)據(jù)處理

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Design Expert 8.0軟件和SPSS 17.0軟件進(jìn)行單因素方差分析和Student’st檢驗(yàn)，P＜0.05（P＜0.01）為有統(tǒng)計(jì)學(xué)顯著（極顯著）差異；采用GraphPad Prism 8.0軟件進(jìn)行圖表繪制。

2 結(jié)果與分析

2.1 多黏類芽孢桿菌BD3736在脫脂乳中的生長(zhǎng)情況

由圖1A可知，隨著培養(yǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)，多黏類芽孢桿菌BD3736發(fā)酵體系顏色逐漸加深。這是由于發(fā)酵體系中含有大量氨基酸、肽和蛋白質(zhì)，與乳糖、半乳糖和葡萄糖等還原性糖發(fā)生美拉德反應(yīng)（又稱“非酶褐變”）所造成的[16]。發(fā)酵體系的顏色越深，代表多黏類芽孢桿菌BD3736對(duì)乳蛋白和乳糖的水解程度越深。

由圖1B可知，多黏類芽孢桿菌BD3736菌落周圍呈現(xiàn)澄清、透明的乳蛋白水解圈，表明多黏類芽孢桿菌BD3736具有很強(qiáng)的乳蛋白水解能力，這種發(fā)酵特性被發(fā)現(xiàn)于多種類芽孢桿菌中。Li Yunxia等[17]從桂皮類芽孢桿菌（Paenibacillus lautus）CHN26中克隆并異源過(guò)量表達(dá)出一種由466 個(gè)氨基酸組成、分子質(zhì)量為51.94 kDa的羧基末端蛋白酶；Hang Feng等[18]則從一株類芽孢桿菌新種牛類芽孢桿菌（Paenibacillus bovis）BD3526中分離獲得一種新型、高效、性能穩(wěn)定的金屬蛋白酶（分子質(zhì)量35 kDa）；另外，牡丹類芽孢桿菌（Paenibacillus peoriae）[19]以及幼蟲(chóng)類芽孢桿菌（Paenibacillus larvae）[20]等均有相關(guān)報(bào)道，因此，蛋白質(zhì)水解能力是大部分類芽孢桿菌的常規(guī)特性。

由圖1C可知，多黏類芽孢桿菌BD3736接種于發(fā)酵培養(yǎng)基后的2 d內(nèi)，其活菌數(shù)逐漸增長(zhǎng)，直至達(dá)到峰值1.0×109CFU/mL之后，開(kāi)始緩慢下降，這可能是由于發(fā)酵體系中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的匱乏或部分不利于菌體生長(zhǎng)的代謝產(chǎn)物過(guò)度積累。發(fā)酵終點(diǎn)（7 d）時(shí)，活菌數(shù)降至2.0×106CFU/mL。發(fā)酵體系pH值的快速下降在菌體快速增長(zhǎng)階段表現(xiàn)最明顯，發(fā)酵前2 d內(nèi)，pH值由接種時(shí)的6.40下降至5.76，隨后以每天0.05～0.10的速率緩慢下降至發(fā)酵終點(diǎn)（pH 5.40）。與乳酸菌不同的是，類芽孢桿菌發(fā)酵體系中pH值的下降不僅得益于乳糖代謝所合成乳酸的貢獻(xiàn)，而且與菌株分泌的多種乳蛋白水解酶將酪蛋白水解成偏酸性的肽和氨基酸有關(guān)。

經(jīng)測(cè)定，接種多黏類芽孢桿菌BD3736發(fā)酵2 d的脫脂乳上清的α-葡萄糖苷酶抑制活性明顯，對(duì)α-葡萄糖苷酶的抑制率為53.8%，IC50為47.4 mg/mL。

2.2 多黏類芽孢桿菌BD3736產(chǎn)AGIs的單因素試驗(yàn)結(jié)果

2.2.1 接種量對(duì)α-葡萄糖苷酶抑制活性的影響

發(fā)酵體系種子的接種量會(huì)直接影響發(fā)酵液中的初始活菌數(shù)，從而影響整個(gè)發(fā)酵過(guò)程中代謝產(chǎn)物的合成與積累速率。由圖2可知，當(dāng)接種量較低時(shí)（1%、2%、3%），發(fā)酵液對(duì)α-葡萄糖苷酶的抑制效果與接種量呈正相關(guān)，當(dāng)接種量為3%時(shí)，α-葡萄糖苷酶的抑制率達(dá)到極值，為64.3%。但進(jìn)一步提高接種量并未有效提高發(fā)酵液的α-葡萄糖苷酶抑制活性，相反地，抑制效果隨著接種量提高呈明顯下降趨勢(shì)。這可能是由于接種量過(guò)高時(shí)，過(guò)多的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)被消耗用于菌體增殖，使菌體代謝產(chǎn)物總量降低，最終造成AGIs合成與積累受到限制。因此，優(yōu)選的發(fā)酵接種量為3%。

2.2.2 發(fā)酵溫度對(duì)α-葡萄糖苷酶抑制活性的影響

溫度是影響酶活性的重要外因，通過(guò)對(duì)溫度的調(diào)控可以有效控制菌體的各種相關(guān)生命活動(dòng)，只有適宜的溫度環(huán)境才能使微生物的生長(zhǎng)和代謝過(guò)程更高效、有序。由圖3可知，當(dāng)發(fā)酵溫度過(guò)低（28 ℃）或過(guò)高（40 ℃）時(shí)，發(fā)酵液中AGIs含量相對(duì)偏低，α-葡萄糖苷酶抑制率分別為33.3%和21.0%。前者的成因可能是低溫條件下菌體代謝能力不足，后者的成因則可能是高溫條件加速菌體衰亡，二者均直接導(dǎo)致AGIs產(chǎn)量驟降。而在30～37 ℃條件下，發(fā)酵液對(duì)α-葡萄糖苷酶的抑制率均達(dá)50%以上，32 ℃條件下，發(fā)酵液對(duì)α-葡萄糖苷酶的抑制率最高（75.6%）。因此，選取32 ℃作為多黏類芽孢桿菌BD3736發(fā)酵產(chǎn)AGIs的最佳溫度。

2.2.3 培養(yǎng)時(shí)間對(duì)α-葡萄糖苷酶抑制活性的影響

由圖4可知，在多黏類芽孢桿菌BD3736接種后的前4 d里，發(fā)酵液的α-葡萄糖苷酶抑制率逐漸上升，直至第4天達(dá)到相對(duì)峰值（87.3%），此后，隨著發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng)，盡管α-葡萄糖苷酶抑制率略有升高，但與第3天相比無(wú)顯著性差異，因此，從時(shí)間成本考慮，選擇4 d為較適培養(yǎng)時(shí)間。

2.2.4 脫脂乳質(zhì)量濃度對(duì)α-葡萄糖苷酶抑制活性的影響

在本研究的發(fā)酵體系中，脫脂乳是多黏類芽孢桿菌BD3736唯一的營(yíng)養(yǎng)來(lái)源，因此，選擇合適質(zhì)量濃度的脫脂乳有利于多黏類芽孢桿菌BD3736快速、高效地合成AGIs。由圖5可知，采用不同質(zhì)量濃度（2、4、8、10、12 g/100 mL）脫脂乳制備的發(fā)酵液對(duì)α-葡萄糖苷酶的抑制率分別為17.3%、38.3%、54.8%、57.8%和60.6%。發(fā)酵液中AGIs的產(chǎn)量隨著脫脂乳質(zhì)量濃度的增加而增加，在8 g/100 mL以下的較低質(zhì)量濃度時(shí)，抑制效果隨著脫脂乳質(zhì)量濃度的增加明顯增加，繼續(xù)增加脫脂乳質(zhì)量濃度并未顯著提升發(fā)酵液對(duì)α-葡萄糖苷酶的抑制率，這可能是由于固定接種量的多黏類芽孢桿菌BD3736的代謝能力相對(duì)有限，無(wú)法將生長(zhǎng)環(huán)境中充足的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)有效轉(zhuǎn)化與利用，另外，高質(zhì)量濃度脫脂乳的滲透壓往往偏高，不利于菌體的正常生長(zhǎng)與增殖。同時(shí)，為了后續(xù)對(duì)發(fā)酵乳中AGIs分離純化的要求，選擇8 g/100 mL作為脫脂乳培養(yǎng)基的質(zhì)量濃度。

2.3 AGIs產(chǎn)量的響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)結(jié)果

2.3.1 響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果

將上述單因素（接種量、發(fā)酵溫度、培養(yǎng)時(shí)間及脫脂乳質(zhì)量濃度）優(yōu)化結(jié)果經(jīng)SPSS 17.0軟件分析發(fā)現(xiàn)，接種量、發(fā)酵溫度和培養(yǎng)時(shí)間的P值均小于0.05，因此選取接種量、發(fā)酵溫度和培養(yǎng)時(shí)間3 個(gè)顯著因素，以IC50為響應(yīng)值，采用3因素3水平的響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化。響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果如表1～2所示。

表 1 Box-Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)因素水平及編碼Table 1 Factors and their coded levels used for Box-Behnken design

表 2 Box-Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果Table 2 Box-Behnken design with experimental results

2.3.2 響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)結(jié)果分析

將表2的數(shù)據(jù)通過(guò)Design Expert 8.0軟件進(jìn)行回歸擬合，得多元二次響應(yīng)面回歸模型：IC50=30.50-7.88A-2.75B-3.63C-0.25AB＋1.00AC-0.75BC＋28.75A2＋10.50B2＋12.75D2。該模型的R2=0.868 5，調(diào)整R2=0.981 2，表明回歸方程與數(shù)據(jù)的擬合度較高，模型有一定代表性，可以解釋98.12%試驗(yàn)所得結(jié)果。

表 3 Box-Behnken試驗(yàn)結(jié)果的方差分析Table 3 Analysis of variance of response surface regression model

由表3可知，模型極顯著（P＜0.000 1），且無(wú)失擬因素存在（失擬項(xiàng)P＞0.05）。各因素之間的交互作用影響各異，且順序依次為AB（P=0.085 3）＞AC（P=0.467 0）＞BC（P=0.582 2）。

由圖6～8可知，各因素在所選范圍均存在響應(yīng)極值，這與表2模型的顯著性結(jié)果一致。根據(jù)二次回歸模型的預(yù)測(cè)，當(dāng)發(fā)酵溫度為31.46 ℃、接種量為3.44%、培養(yǎng)時(shí)間為3.98 d時(shí)，發(fā)酵液上清對(duì)α-葡萄糖苷酶的IC50為30.5 mg/mL。為了便于后續(xù)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)的可操作性，將上述優(yōu)化條件調(diào)整為發(fā)酵溫度31.5 ℃、接種量3.5%、培養(yǎng)時(shí)間4 d。

2.3.3 驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)

為了驗(yàn)證模型的可靠性，按照調(diào)整后的培養(yǎng)條件進(jìn)行發(fā)酵，測(cè)得該條件下多黏類芽孢桿菌BD3736發(fā)酵體系對(duì)α-葡萄糖苷酶的IC50為33.4 mg/mL，與預(yù)測(cè)值（30.5 mg/mL）無(wú)顯著性差異，表明該模型能夠較好地預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，與優(yōu)化前（接種量2%、發(fā)酵溫度30 ℃、培養(yǎng)時(shí)間2 d）相比，IC50降低29.5%，說(shuō)明優(yōu)化效果達(dá)到預(yù)期。

3 結(jié) 論

本研究發(fā)現(xiàn)多黏類芽孢桿菌BD3736具有代謝脫脂乳、合成AGIs的能力。單因素試驗(yàn)結(jié)果表明，多黏類芽孢桿菌BD3736產(chǎn)AGIs的最佳培養(yǎng)條件為接種量3%、發(fā)酵溫度32 ℃、培養(yǎng)時(shí)間4 d、脫脂乳質(zhì)量濃度8 g/100 mL。在此基礎(chǔ)上，利用響應(yīng)面法進(jìn)一步優(yōu)化，得到優(yōu)選培養(yǎng)條件為接種量3.5%、發(fā)酵溫度31.5 ℃、培養(yǎng)時(shí)間4 d。該條件下，多黏類芽孢桿菌BD3736發(fā)酵脫脂乳對(duì)α-葡萄糖苷酶的IC50為30.5 mg/mL，較優(yōu)化之前降低29.5%，達(dá)到預(yù)期優(yōu)化目標(biāo)。后續(xù)將對(duì)多黏類芽孢桿菌BD3736發(fā)酵脫脂乳產(chǎn)生的AGIs進(jìn)行分離純化，分析活性餾分的化學(xué)結(jié)構(gòu)，并對(duì)AGIs在選取的特定動(dòng)物模型（自發(fā)性2型糖尿病GK大鼠）中的活性進(jìn)行評(píng)價(jià)。