植物乳杆菌LB-B1产细菌素发酵条件的优化

为提高分离自新疆传统发酵乳制品酸马奶中植物乳杆菌LB-B1产细菌素的能力,对其产细菌素的发酵条件进行了优化,分别研究了培养条件(时间、温度、培养基初始pH值)和培养基成分对细菌素产量的影响。通过单因素试验和正交试验,确定产植物乳杆菌LB-B1的最佳培养条件为37℃静置培养20h,培养基初始pH值为6~7;最佳培养基成分组合为葡萄糖30g/L、胰蛋白胨10g/L、牛肉膏10g/L、酵母粉5g/L、无水乙酸钠5g/L、柠檬酸铵2g/L、磷酸氢二钾2g/L、硫酸镁0.28g/L、硫酸锰0.25g/L、吐温-80 4mL/L。在优化发酵条件下,植物乳杆菌LB-B1产细菌素高达10240AU/mL,提高了3倍。     

嗜酸乳杆菌NX2-6产细菌素的发酵条件优化

在Plackett-Burman试验结果基础上,采用响应曲面法(Box-Behnken设计)对嗜酸乳杆菌NX2-6发酵产细菌素的关键影响因素,即葡萄糖质量浓度、乙酸钠质量浓度、柠檬酸三钠水合物质量浓度及培养时间的最佳水平范围进行研究和探讨。通过对发酵液抑菌圈直径的二次多项回归方程求解得知,在葡萄糖质量浓度、乙酸钠质量浓度、柠檬酸三钠水合物质量浓度和培养时间分别为60.0、8.0、5.0g/L和36h时,菌株NX2-6的发酵液抑菌圈直径预测值为21.37mm,验证实验抑菌圈直径实测值与预测值的相关系数R2为0.9918。优化后培养基与基础培养基相比,发酵液抗菌活性增加约80.0%,由此可见,利用响应曲面法对嗜酸乳杆菌NX2-6发酵产细菌素条件进行优化是经济有效且科学合理的。     

响应曲面法优化乳杆菌产细菌素的条件研究

以分离自泡菜可产细菌素的乳杆菌作为实验菌,优化其产细菌素的最佳培养条件,以提高其产细菌素的能力。通过Plackett-Burman实验筛选出对乳杆菌产细菌素有显著影响的3个因素,分别为装液量、葡萄糖质量浓度以及蛋白胨质量浓度。以抑菌圈直径大小作为产细菌素能力大小的判断依据,通过最陡爬坡实验和Box-Behnken实验进一步优化,并对优化的结果进行验证,验证结果表明,预测值和实际值有良好的拟合性,此优化模型可靠。最后确定的乳杆菌产细菌素的优化培养基组成为:蛋白胨30g/L、葡萄糖15g/L、柠檬酸氢二铵2g/L、K2HPO42g/L、乙酸钠5g/L、MnSO4.4H2O0.25g/L、MgSO4.7H2O0.58g/L、吐温800.1%;最佳培养条件为:装液量25mL、温度30℃、培养时间24h、接种量1%、pH6.0。在此优化发酵条件下,细菌素的产量提高了30%。     

香肠乳杆菌(Lactobacillus farcimini)FM-MM_4产细菌素发酵条件和培养基优化

为提高香肠乳杆菌FM-MM4(lactobacillus farciminis FM-MM_4)乳酸菌素的产量,以金黄色葡萄球菌为指示菌,抑菌圈直径为考察目标,对香肠乳杆菌FM-MM4所产细菌素的发酵条件和培养基成份进行优化。利用单因素实验和正交实验优化发酵温度、发酵时间和起始p H;在Plackett-Burman实验基础上,利用响应面法优化酵母粉、葡萄糖和乙酸钠。获得最佳的发酵条件:发酵温度30℃、发酵时间24 h、发酵起始p H7,最佳培养基配方:葡萄糖24.40 g/L、酵母粉4.34 g/L、乙酸钠5.05 g/L,其他成分保持不变。在此条件下,细菌素抑菌圈直径达18.64 mm,较优化前提高了40.13%。     

植物乳杆菌LJ-3产细菌素的响应面优化

为研究植物乳杆菌LJ-3产抑制枯草芽孢杆菌细菌素的产生能力,采用单因素试验和响应面法,以牛津杯法抑菌圈直径大小作为响应值,分别对发酵培养基和发酵条件进行优化。通过单因素试验筛选出柠檬酸三铵、酵母膏、葡萄糖是培养基中影响抑菌效果的主要成分,pH、发酵温度、接种量也可影响抑菌效果。最后通过Box-Behnken设计,利用Design Expert 8.0.6软件进行回归分析,得出优化条件为:柠檬酸三铵0.32g、酵母膏2.2g、葡萄糖1.9g、pH 6.00、发酵温度30℃、接种量5.5%。经过优化,抑菌圈直径大小达31.54mm。     

不同培养条件对植物乳杆菌代谢物组抑菌效果的影响

为获得更多的有效代谢产物,研究了不同条件对植物乳杆菌发酵产代谢物组抑菌能力的影响,通过单因素试验和正交试验,以抑制大肠杆菌抑菌圈的直径为模型,评价有效代谢物的含量。结果表明,植物乳杆菌发酵产代谢物的最佳条件组合为pH6.5、温度30℃、接种量2%,在此条件下培养24 h,代谢物组的抑菌圈直径可达25.22 mm。     

响应面法优化鼠李糖乳杆菌HC9产细菌素发酵条件的研究

采用响应面法(RSM)对鼠李糖乳杆菌HC9产细菌素的发酵条件进行了优化:通过一次正交回归实验考察了培养温度、培养时间、初始pH值以及接种量对产细菌素的影响,找出了主要影响因子为培养温度和培养时间,皆为正效应,其他组分影响不显著;用最陡爬坡路径逼近细菌素最大产量响应区域;采用通用旋转组合设计确定主要影响因子的最佳水平。优化的发酵条件为培养温度为36.8℃,培养时间为34.8h,初始pH值为6.2,接种量5%,抑菌圈直径达到17.9mm。     

棉籽糖乳球菌Y-12产细菌素培养条件优化

目的:以分离自独山盐酸菜产细菌素棉籽糖乳球菌Y-12为研究对象,对其产细菌素培养条件进行优化。方法:利用单因素和Plackett-Burman实验确定发酵温度、发酵时间、初始p H和葡萄糖浓度等发酵条件水平值,在单因素和Plackett-Burman实验的基础上,采用Box-Behnken法设计三因素三水平实验进行响应面优化,确定菌株Y-12产细菌素最佳发酵条件。结果:菌株Y-12产细菌素最佳发酵条件为:发酵温度35℃、发酵时间36 h、接种量2%、蛋白胨10.62 g/L、葡萄糖31.61 g/L,初始p H6.46,其他成分(同MRS培养基)保持不变。在此条件下,细菌素抑菌圈直径达16.87 mm,比优化前(14.12 mm)提高19.5%。结论:在最优条件下获得实验结果与模型预测值吻合,说明所建立回归方程模型切实可行。     

产细菌素乳酸菌的筛选及发酵条件优化

从内蒙古酸马奶中分离一株对鼠伤寒沙门氏菌ATCC14028具有强抑菌活性的菌株MXG-68,经个体形态、菌落形态、16S rDNA基因同源性比对及系统进化树构建,确定该菌株为植物乳杆菌。水解酶敏感性试验结果显示植物乳杆菌MXG-68所产抑菌物质为蛋白质(多肽)。通过单因素试验确定温度、初始pH、抗坏血酸、EDTA对抑菌活性影响的基础上,应用响应面法的Box-Behnken设计进行植物乳杆菌MXG-68产细菌素发酵条件的优化。当温度30.08℃、初始pH 6.94、抗坏血酸1.91μg/mL、EDTA 5.06mg/mL时可获得最大的抑菌圈直径21.42 mm,与优化前的溶圈直径相比提高46.41%,表明该模型能科学地预测细菌素的合成情况。     

响应面法优化蜡样芽孢杆菌产类细菌素培养基

采用响应面分析法对产类细菌素的蜡样芽孢杆菌XH25(Bacillus cereus XH25)培养基进行优化,以金黄色葡萄球菌为指示菌,抑菌圈直径作为响应值。利用Plackett-Burman设计筛选出影响抑菌圈直径的显著因素:p H、可溶性淀粉和(NH_4)_2SO_4。通过最陡爬坡实验逼近最大抑菌圈直径区域。采用中心组合设计法及响应面分析确定:pH6.15、可溶性淀粉15.32 g/L和(NH_4)_2SO_4 6.02 g/L。从节约成本考虑,其他不显著因素均保持低水平浓度:酵母粉5.00 g/L、蔗糖5.00 g/L、豆粕粉5.00 g/L、MgSO_4 0.20 g/L和K_2HPO_4 2.00 g/L。在该条件下,抑菌圈直径预测值为12.76 mm,实验测定值为12.92 mm,实验结果与模型预测值吻合,说明所建模型是切实可行的,优化后抑菌活力比优化前(10.62 mm)提高了21.66%,为Bacillus cereus XH25大规模发酵产类细菌素奠定一定基础。     

Lactobacillus plantarum 163产细菌素食品级培养基筛选及发酵条件优化

为获得Lactobacillus plantarum 163最佳食品级培养基,首先筛选出Lb. plantarum 163食品级培养基配方,即白菜汁200 mL/L、番茄汁50 mL/L、葡萄糖10 g/L、K2HPO4 2 g/L,蒸馏水补足至1 L。Plackett-Burman试验设计筛选出Lb. plantarum 163食品级培养基配方的关键因子,即接种量、K2HPO4添加量、pH值和大白菜汁添加量。通过Box-Behnken试验构建了Lb. plantarum 163食品级培养基二次多项式模型,得到理想发酵条件,即K2HPO4 1.89 g/L、大白菜汁341.5 mL/L、接种量3.56%、pH 6.95,其抑菌活性比优化前增加30%以上。     

响应面法优化重组大肠杆菌全细胞合成D-苯基乳酸

研究利用重组大肠杆菌Escherichia coli BL21（DE3）/pET-28a-ldhD全细胞生物转化苯丙酮酸（phenylpyruvic acid,PPA）合成D-苯基乳酸（D-phenyllactic acid,D-PLA）的条件。通过Plackett-Burman试验设计,从影响细胞转化的6 种因素中筛选得出转化温度、底物浓度和磷酸钠缓冲液pH值对底物PPA摩尔转化率有显著影响;采用Box-Behnken试验设计和响应面优化,对该重组菌全细胞转化合成D-PLA的条件进行了优化。最佳分批转化条件：转化温度为38 ℃、底物浓度为42 mmol/L、磷酸钠缓冲液pH 7.0、菌体质量浓度20 g/L、葡萄糖质量浓度20 g/L。在该条件下反应0.5 h,底物摩尔转化率为65.32%。根据此最佳转化条件,经4 h的间歇补加底物转化获得D-PLA最终浓度为119 mmol/L（19.75 g/L）,生产率为4.94 g/（L·h）。     

乳酸乳球菌生产γ-氨基丁酸条件的优化

采用析因设计和中心组合试验设计对乳酸乳球菌FJNU-GA1304产γ-氨基丁酸(γ-aminobutyric acid,GABA)的条件进行优化。完全析因设计优化后的细胞转化条件为:p H 3.5、反应温度40℃、反应时间24 h,谷氨酸钠质量浓度20 g/L和湿菌体质量浓度25 g/L;在单因素试验的基础上,通过筛选设计确定谷氨酸钠、玉米浆粉和葡萄糖质量浓度为主效因子。采用三因素三水平的中心组合试验对主效因子的交互作用进行分析,结果表明:最佳的培养基组成为谷氨酸钠9.50 g/L、玉米浆粉12.50 g/L、葡萄糖5.74 g/L、酵母膏5.00 g/L、K2HPO4 1.20 g/L、Mg SO4 0.60 g/L。在最佳转化条件和发酵培养基组合下,GABA产量最高达9.06 g/L,比优化前4.80 g/L提高了88.8%。     

以浒苔为碳源的地衣芽孢杆菌发酵产蛋白酶条件优化

为了优化地衣芽孢杆菌（Bacillus licheniformis）以浒苔（Enteromorpha prolifera）为碳源进行发酵产蛋白酶的能力,以蛋白酶比活力为指标,通过单因素试验探讨不同因素对产酶效率的影响,在此基础上运用Plackett-Burman设计筛选出了3 个显著因素：培养基初始pH值、浒苔添加量和NaH2PO4添加量。采用响应面法对这3 个显著因素进行优化,得到最佳产酶条件为培养基初始pH 6.66、浒苔添加量4.65%、NaH2PO4添加量0.027 4%,此条件下蛋白酶比活力预测值为66 354.70 U/g pro,3 次实验验证值为66 966.37 U/g pro。验证值与基础发酵条件下的最大蛋白酶比活力18 206.16 U/g pro相比,提高了2.68 倍。     

响应面法优化小刺青霉16-7产纤维素酶液体发酵工艺

在单因素试验的基础上,采用Plackett-Burman试验设计及响应面分析,利用Minitab软件,对纤维素酶高产菌小刺青霉（Penicillium spinulosum）16-7进行发酵工艺条件的优化。通过Plackett-Burman试验筛选出影响产酶的3 个主要因素,即稻草-麸皮（碳源）添加量、培养温度和培养时间。在此基础上通过最陡爬坡试验和响应面分析法进行回归分析。结果表明：当稻草-麸皮添加量为3.45 g/100 mL、培养温度为27.11 ℃和培养时间为146.27 h时,酶活力最高,此条件下滤纸酶酶活力预测值为132.53 U/mL。经过修正,选择稻草-麸皮添加量3.45 g/100 mL、培养温度27 ℃、培养时间146 h,此条件下测得羧甲基纤维素酶酶活力为387.58 U/mL、滤纸酶酶活力为128.86 U/mL,滤纸酶酶活力比优化前提高49.07%。     

鞘氨醇单胞菌产3-苯氧基苯甲酸降解酶发酵条件的优化

以鞘氨醇单胞菌（Sphingomonas sp.）SC-1产3-苯氧基苯甲酸降解酶的酶活性为响应值,对其产酶条件进行优化。采用Plackett-Burman法对培养基组分和培养条件筛选显著性影响因素,并通过Box-Bohnken设计试验优化产酶条件,得到其最优培养基配方为：蛋白胨0.5 g/L、酵母膏0.5 g/L、葡萄糖0.8 g/L、硫酸镁0.01 g/L、3-苯氧基苯甲酸（3-phenoxybenzoic acid,3-PBA）质量浓度0.1 mg/mL;最优培养条件为：初始pH 8.33、种龄40.0 h、接种量4 mL/100 mL（种子液细胞浓度为108 CFU/mL）、转速180 r/min、温度30 ℃、装液量30 mL（250 mL锥形瓶）、培养时间37.75 h。在此条件下,发酵液酶活力可达1.870 5 mU/ g,比优化前（0.226 9 mU/g）提高8.24 倍。     

Pseudomonas sp. W7产低温蛋白酶培养基及培养条件的优化

采用Plackett-Burman法对影响假单胞菌（Pseudomonas sp.）W7产低温蛋白酶的因素进行显著性分析,筛选出对产酶影响显著的3 个因素：葡萄糖、蛋白胨和MgSO4;然后用最陡爬坡试验逼近最大产酶区域;应用Box-Behnken原理设计和响应面分析确定产酶培养基的最佳组合为：葡萄糖4.25 g/L、蛋白胨7.00 g/L、干酪素4.00 g/L、K2HPO4 5.00 g/L、KH2PO4 1.00 g/L、CaCl2 0.26 g/L、MgSO4 0.14 g/L,低温蛋白酶的酶活力达到了183.9 U/mL,比优化前提高了21%。另外,对Pseudomonas sp. W7的产酶条件进行了优化,在单因素的基础上,利用正交试验设计,最终确定产酶的最优培养条件为：培养温度为20 ℃、初始pH值为7.0、接种量为3%、装液量为20%、摇床转速为100 r/min,在最佳条件时测得的酶活力为193.2 U/mL。通过生长曲线和产酶曲线的测定,确定产酶的培养时间为48 h。     

响应面试验优化超声辅助提取萝芙木中育亨宾工艺

以广西产萝芙木为原料,采用响应面法优化超声波辅助提取育亨宾的工艺条件。在单因素试验基础上,选取粒度、提取液pH值、提取时间、液料比作为自变量,以育亨宾提取量为响应值,利用Box-Behnken设计和响应面分析法,研究各自变量交互作用对育亨宾提取量的影响,模拟得到二次多项式回归方程模型。超声波辅助提取萝芙木中育亨宾的最优工艺条件为：粒度120 目、液料比（溶液体积与干药材质量比）18∶1（mL/g）、提取液pH 1、提取时间59.75 min。在此条件下育亨宾实测平均提取量为3.841 mg/g,与模型的预测值3.903 8 mg/g基本吻合,说明响应面优化所得参数可靠,可用于指导实际生产。     

响应面法优化链霉菌A0901产几丁质酶抑制剂的发酵条件

用响应面法优化链霉菌A0901产几丁质酶抑制剂的发酵条件,以提高几丁质酶抑制剂的产率。利用单因素试验筛选出最佳碳源为可溶性淀粉、氮源为KNO3。采用两水平Plackett-Burman法筛选出对产几丁质酶抑制剂有重要影响的3 个因素：可溶性淀粉、ZnCl2和培养温度,通过最陡爬坡试验逼近最佳响应面区域,最后通过中心组合试验设计,利用SAS软件进行回归分析,得到最佳发酵培养条件：可溶性淀粉3.76 g/100 mL、NaCl 0.05 g/100 mL、KNO30.1 g/100 mL、K2HPO4·3H2O 0.05 g/100 mL、MgSO4·7H2O 0.04 g/100 mL、ZnCl2 0.024 g/100 mL、FeSO4·7H2O 0.001 g/100 mL、初始pH 6、温度28.54 ℃、转速250 r/min。在最优培养条件下,发酵液对几丁质酶的抑制率达到67.58%,较原发酵培养基的几丁质酶抑制率提高36.8%。     

荔枝蜜醋一步法发酵工艺

以荔枝蜜为原料,利用葡萄酒活性干酵母BV818和沪酿1.01醋酸菌发酵制备荔枝蜜醋,以总酸和总酯含量为考察指标,通过单因素和响应面试验设计,优化荔枝蜜醋的一步法发酵工艺。结果表明：最佳工艺条件为醋酸菌接种量8.0%、初始糖度310.0 g/L、初始酒精体积分数3.0%、荷花粉破壁上清液添加体积分数2.4%、初始pH 4.0、葡萄酒高活性干酵母BV818的接种量0.3 g/L、培养温度29.5 ℃。经过14 d发酵,其总酸含量可以达到11.9 g/L,总酯含量可达2.9 g/L,酒精体积分数为2.0%,残糖含量172.1 g/L。在此最佳工艺条件生产的荔枝蜜醋醋味纯正,芳香清甜,风味柔和。