维生素B2(核黄素)是生物体内的辅酶黄素腺嘌呤二核甘酸(FAD)和黄素单核甘酸(FMN)的前体,在氧化还原和电子传递中起着重要的作用。它能促进蛋白质、脂肪、碳水化合物的代谢,是生命活动中不可缺少的维生素[1]。本文主要是以B.subtilis为研究对象,对产维生素B2的培养基进行优化,并对该重组菌的代谢机理进行初步研究。首先,通过PB和RSM设计对B.subtilis产核黄素发酵培养基进行优化,最终确定培养基的配方:葡萄糖100 g/L,玉米浆(干粉)30 g/L,酵母粉5g/L,尿素3 g/L,无水MgSO41 g/L,(NH4)2SO4 5g/L,KH2PO4 1.5 g/L,K2HPO4 2.42 g/L。B.subtilis产核黄素摇瓶发酵产量从529 IU/mL提高到639 IU/mL,产量提高了约20.8%。对7 L发酵罐上分批发酵控制条件进行优化并确立接种量2.5%-5%,种子培养时间10 h,控制pH 6.8-7.0,溶氧20%以上。随后分别考察了间歇补料方式和连续补料方式对菌体生长和产量的影响,发现连续补料分批培养方式(葡萄糖浓度在10 g/L左右)的产量最高达到4819 IU/mL,与分批发酵和间歇补料分批发酵相比,分别提高了 65.5%和23.0%。在摇瓶发酵过程中,考察了不同种类氮源对维生素B2产量的影响,发现在一定浓度范围内,铵离子促进菌体生长,但是抑制维生素B2的生成;与此相反,尿素和硝酸盐对于菌体生长无明显促进作用,但能促进维生素B2生成。我们进一步研究发现,若将铵盐和硝酸盐以一定比例混合使用时既有利于菌体生长又可以提高产物产量。在7L发酵罐过程中,主要考察了氨水在调节pH过程中释放的铵离子浓度变化对菌体代谢流分布的影响,并以铵离子浓度作为调控依据,采用氨水与2 mol/LNaOH交替进行调控的策略,使其浓度维持在10mmol/L以下,观察细胞生长和产量变化,最终产量达到5326 IU/mL,与调控前补料分批发酵相比,产量提高了约 11.0%。