枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)是植物根际有益菌株,对多种植物病害具显著的防治作用,且其生物制剂已广泛应用于农业生产,芽孢含量是制剂质量的关键。本研究旨在通过优化、调控发酵工艺,提高芽孢含量,降低生产成本。以菌体干重为指标,通过单因素试验、Plackett-Burman试验、最陡爬坡试验及Box-Behnken试验优化枯草芽孢杆菌Q409的培养条件为:培养温度37℃、摇床转速200 r/min、接种量10%、培养时间30 h、培养pH 7.0～7.2;优化枯草芽孢杆菌Q409的培养基为:葡萄糖75.88 g/L、玉米浆12.23 g/几、碳酸钙13.19 g/几、硫酸铵5.00 g/几、硫酸镁0.40g/几、硫酸亚铁0.20g/L。优化后枯草芽孢杆菌Q409生物量达13.37 g/L,比优化前提高了 23.91%。通过控制环境条件及培养基成分以促进芽孢生成。菌体发酵30 h后,分别将培养温度由37℃降至20℃、摇床转速由200 r/min降至140 r/min、培养基pH由6.46升至7.5时,60 h终止发酵时芽孢形成率最高,分别为89.23%、85.86%、93.00%;菌体发酵30 h后,分别向发酵液中补加不同浓度MnC12、MgC12及6-氮尿嘧啶,当发酵液中各物质终浓度分别为3.00 mM、8.00 mM、1.50 mM时,发酵结束后的芽孢形成率及芽孢数(cfu/ml)最高,分别为85.31%、83.14%、89.66%和5.46×1011、7.45×1011、5.81×1011。在SL发酵罐中验证摇瓶试验优化培养基对枯草芽孢杆菌Q409芽孢形成的影响。优化后培养基比优化前培养基的细菌数、芽孢数及芽孢率分别提高了 13.25%、22.89%和7.35%;采用分批补葡萄糖工艺,细菌数、芽孢数、芽孢率比未补料工艺提高了 23.85%、27.95%、4.63%;采用连续低糖补料工艺,细菌数、芽孢数、芽孢率比未补料工艺提高了 29.49%、33.24%、4.01%;菌体发酵30 h后,分别向发酵罐中补加一定浓度MnCl2、MgCl2,72h发酵结束后的芽孢形成率及芽孢数(cfu/ml)分别为72.73%、78.23%和6.4× 1011、1.2× 1012;菌体发酵30 h后,分别将发酵罐pH由7.0升至7.5、发酵罐温度由37℃降至30℃,72 h终止发酵时芽孢形成率及芽孢数(cfu/ml)分别为75.00%、81.71%和 6.3×1011、6.7X 1011。