Page 94 - 《精细化工》2020年第3期

·512· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 37 卷

表 2 Box-Behnken 实验设计及结果 pH、接种量与温度的交互作用对蛋白酶活性的
Table 2 Box-Behnken experimental design and results
影响见图 5。图 5 为两个不同因素与蛋白酶活之间
实验号 p H 接种量/mL 温度/℃ 蛋白酶活/(U/mL)
的响应面及等高线分析图，其中等高线图可直观反
1 7.1 1.0 32 32.27
映出两因素之间交互作用的程度，图形越椭圆表示
2 7.1 1.5 37 28.23
3 6.1 1.0 27 26.78 交互越显著。
4 7.1 1.0 32 32.07 图 5a、b 及 c 的等高线均呈现椭圆形，可见
5 7.1 1.0 32 32.08
其中均存在明显的交互作用，交互作用的大小顺
6 8.1 1.0 27 27.85
序依次为温度与接种量、温度与 pH 和接种量与
7 6.1 0.5 32 30.56
8 6.1 1.0 37 26.58 pH。经过软件分析可知，蛋白酶活预测值最大为
9 8.1 1.0 37 26.81 32.08 U/mL，此时 pH 为 7.35，接种量为 1.35 mL，
10 8.1 1.5 32 31.48 温度为 31.92 ℃。在此条件下（经过修正：pH 为
11 7.1 1.0 32 32.10 7.4，接种量为 1.4 mL，温度为 32 ℃），重复验证
12 7.1 0.5 37 26.70
13 8.1 0.5 32 30.58 实验 3 次，平均蛋白酶活为 32.15 U/mL，是未优化
14 7.1 1.0 32 31.08 之前（菌株 SD12 在筛选培养基中的产蛋白酶活性，
15 7.1 1.5 27 28.23 即 1.22 U/mL）的 26 倍，与模型预测基本符合，高
16 7.1 0.5 27 28.35 于目前所报道的降解菌产酶活性 [19-21] 。SRIYAPI
17 6.1 1.5 32 30.23
等人 [26] 从泰国堆肥的土壤中分离出的 PLA 降解菌

表 3 模型的方差分析 Actinomadura sp. TF1，在温度为 50 ℃、pH 为 8.0
Table 3 Analysis of variance of the model
的条件下培养 5 d，酶活最高为 22.3 U/mL。这与堆
方差来源 平方和 自由度 均方 F 值 P 值 显著性
肥土壤中营养源充足及微生物种类丰富等原因相
模型 74.17 9 8.24 56.68 <0.0001 ***
A 0.83 1 0.83 5.68 0.0487 ** 关，与上述 PLA 降解菌相比，菌株 SD12 的产酶活
B 0.49 1 0.49 3.37 0.1090 性更高且培养条件简单，更适合在实际中使用。
C 1.04 1 1.04 7.18 0.0316 **
2.7 菌株对 PLA 的降解特性
AB 0.38 1 0.38 2.60 0.1508
菌株 SD12 对 PLA 的降解情况见图 6。
AC 0.18 1 0.18 1.21 0.3072
BC 0.68 1 0.68 4.68 0.0673 当降解时间从 0 增加至 120 h 时，在未接种菌
2
A 4.55 1 4.55 31.32 0.0008 *** 株 SD12 的 CK 组中，PLA 的降解率缓慢上升至
2
B 0.12 1 0.12 0.81 0.3974 2.19%，这是由于 PLA 轻微水解所致 [27] ；在菌株
2
C 63.22 1 63.22 434.77 <0.0001 ***
残差 1.02 7 0.15 SD12 降解 PLA 的实验中，PLA 的降解率快速上升
失拟项 0.11 3 0.036 0.16 0.9177 至 29.35%，同时溶液中的 pH 也明显降低，从 7.20
纯误差 0.91 4 0.23 降低到 5.94。这是由于 PLA 的降解产物乳酸所致 [19] 。
总离差 75.19 16 由此可见，在 PLA 的降解过程中，PLA 的水解作用
2
2
R =0.9865 R Adj=0.9691
较小，菌株 SD12 对 PLA 的降解占主导作用。
注：**表示对结果影响显著（P<0.05）；***表示对结果影
响极显著（P<0.01）。

a—pH 与接种量的交互影响；b—pH 与温度的交互影响；c—温度与接种量的交互影响

图 5 pH、接种量与温度的交互作用对蛋白酶活性的影响
Fig. 5 Effect of pH, inoculum and temperature on the protease activity