响应面法优化胶原蛋白发酵培养基和培养条件

目的利用统计学方法对重组大肠杆菌发酵培养基进行优化,提高胶原蛋白产量。方法应用Plackett-Burman试验设计法和响应面法,对发酵培养基6种组分配比和2个初始发酵条件进行优化;用Design-Expert软件对实验数据进行多元回归分析,并建立3种主要因素(葡萄糖、混合氮源和K2HPO4)与胶原蛋白产量之间的函数关系。用最终优化的配方进行5次验证试验。结果培养基3个最佳浓度为:葡萄糖为14.69 g/L、混合氮源为15.04 g/L、K2HPO4为11.91 g/L,胶原蛋白表达率可达33.95%。5次验证试验所测得的胶原蛋白平均表达率为34.02%,与预测结果基本一致。结论优化的重组大肠杆菌发酵培养基可显著提高胶原蛋白产量。     

粪肠球菌HX-3-6产γ-氨基丁酸发酵条件的优化

目的优化粪肠球菌HX-3-6产γ-氨基丁酸(γ-Aminobutyric acid,GABA)的发酵条件,提高GABA的产量。方法通过单因素试验和正交试验对产GABA的粪肠球菌HX-3-6发酵条件进行优化,采用Plackett-Burman(PB)试验设计法筛选产GABA的培养基主要影响因素,应用Box-Behnken设计及响应面分析对影响发酵产GABA的主要培养基因素进行优化;用最终优化的配方进行3次验证试验。结果最佳发酵条件为底物浓度30 g/L,起始pH 5.5,发酵时间72 h,温度35℃;PB法筛选出了培养基中有显著效应的4个因素为MnSO4﹒H2O、NaCl、柠檬酸三胺和葡萄糖,经Box-Behnken设计及响应面分析,确定该4个主要影响因素的最佳浓度分别为0.100 785、0.224 459、0.215 355及12.335 95 g/L。3次验证GABA的产量平均可达16.027 g/L,比优化前(11.006 g/L)提高了45.62%。结论优化的粪肠球菌HX-3-6发酵条件和培养基可显著提高GABA产量,为其工业化生产奠定了基础。     

响应面分析法优化蛹虫草液体发酵培养基

目的运用响应面分析法对蛹虫草液体发酵培养基进行优化,以提高蛹虫草发酵液中抗肿瘤活性物质的含量。方法以对肝癌细胞抑制率为指标,首先进行单因素试验优选出培养基中最佳氮源及其浓度以及葡萄糖和磷酸二氢钾(KH_2PO_4)最佳浓度;再采用响应面分析法确定关键因素之间的配比。结果蛹虫草最佳液体发酵培养基为:葡萄糖浓度20.22 g/L,蛋白胨浓度17.57 g/L,KH2_PO_4浓度0.92 g/L,硫酸镁浓度0.5g/L,在该条件下,肝癌细胞抑制率为70.121%,与模型预测值(70.938%)相接近。结论运用响应面分析法对蛹虫草液体发酵培养基进行了优化,从根本上提高了各活性物质的产量,对后续蛹虫草抗癌活性的研究具有重要意义。     

响应面分析优化霉酚酸发酵培养基

借助Design Expert 7.0软件,对霉酚酸发酵培养基的主要成分进行优化研究。首先采用全因子设计找出玉米浆和蔗糖为影响霉酚酸产量的主要因素,通过最陡爬坡法逼近最大响应区域,再利用中心组合设计及响应面分析法进行回归分析,求得两因素的最优水平：玉米浆98 g/L,蔗糖53 g/L。经验证,发酵培养基优化后菌株产量提高了38.2%。     

利用响应面法大幅度提高“BS-1”灵芝菌株的产多糖水平

为了提高赤灵芝BS-1菌株液体发酵产灵芝多糖的能力,采用响应面法对其培养基配方进行了优化。首先,根据以前的生产实践确定了响应面法试验的基础发酵培养基配方。在此基础上,应用Plackett-Burman设计法对影响菌丝体多糖含量的9个相关因素进行筛选,确定了主要影响因子为酵母粉和硫酸镁。然后用最陡爬坡试验、中心组合设计和响应面分析法对影响灵芝多糖含量的显著因素进行优化,建立了以发酵菌丝体中灵芝多糖含量为响应值的二次回归方程模型,最终获得了可以大幅度提高该菌株液体发酵产生的菌丝体中多糖含量的最佳发酵培养基配方。优化后的高产灵芝多糖的培养基配方组成为:1%豆饼粉,1%玉米粉,1%葡萄糖,0.845%酵母粉,0.2%山药,0.2%麸皮,0.1%KH_2PO_4,0.132%Mg SO_4·7H_2O,0.01%VB_1。使用优化后的培养基液体发酵生产的灵芝菌丝体中的多糖含量(3.65%)达到基础培养基生产的灵芝菌丝体多糖含量(1.81%)的2.02倍。     

基于响应面法的纳他霉素生产菌株发酵培养基优化

为提高纳他霉素的发酵产量,采用单因素实验和响应面分析法(RSM)对纳他霉素(Streptomyces natalensis HW-2)生产纳他霉素的发酵培养基进行优化。通过单因素实验筛选出最佳碳源为葡萄糖,氮源为酵母浸出粉和牛肉膏,最佳氧载体为大豆油;利用Design-Expert 8.0.6软件对以上因素进行优化,得到培养基组成为:葡萄糖45 g/L,酵母浸出粉4 g/L,牛肉膏9 g/L,大豆油37 m L/L。在该条件下,纳他霉素产量达到2 210 mg/L。     

响应面法优化费氏新萨托菌G5产β-甘露聚糖酶

采用响应面法对费氏新萨托菌G5产β-甘露聚糖酶发酵过程进行优化分析。在单因素实验的基础上选取8个因素,采用Plackett-Burman法进行筛选,确定NaCl和CaCl2浓度对β-甘露聚糖酶产量影响较大。用最速上升实验和中心组合实验进一步优化,利用Design-expert软件进行二次回归分析,得到最适宜发酵培养基配比为：瓜尔胶13.0 g/L,蛋白胨11.0 g/L,酵母粉5.0 g/L,MgSO4 1.0 g/L,KH2PO4 0.5 g/L,NaCl 0.6 g/L,CaCl2 0.6 g/L,pH值为4.0,此时酶产量为采用初始培养基发酵时酶产量的2.5倍。     

响应面法优化达托霉素发酵培养基

采用响应面法对玫瑰孢链霉菌发酵产达托霉素的培养基进行了优化。首先通过Placket-Burman设计法筛选出影响达托霉素产量的4个重要因素:初始pH值、葡萄糖、L-天冬氨酸(L-Asp)、硫酸钾。其中初始pH值的影响极为显著(p<0.01),因此,对初始pH值进行了单因素试验,得到最优初始pH值为8.6。在此基础上对其余3个因素用最陡爬坡路径逼近最大响应区域后,利用响应面中心组合设计对显著因素进行优化,得到最适培养基组成为:葡萄糖13.0 g/L、L-Asp 2.6 g/L、硫酸钾4.1 g/L。在此优化条件下,达托霉素产量达373.98 mg/L,与预测值(365.76 mg/L)非常接近,比优化前产量提高了2.25倍。     

产L-乳酸的鼠李糖乳杆菌发酵培养基的优化

采用Plackett-Burman试验设计优化了鼠李糖乳杆菌产L-乳酸的发酵培养基,筛选出对L-乳酸产量有显著性影响的因素,即葡萄糖、柠檬酸氢二铵、乙酸钠、酵母膏,对这四个显著性因素,用中心组合试验优化得到最佳发酵培养基。结果表明:当培养基组成为:葡萄糖138.8 g/L、柠檬酸氢二铵2.19 g/L、乙酸钠6 g/L、酵母膏为7.56 g/L、蛋白胨0.50 g/L时,L-乳酸的产量为104.40 g/L。     

响应面法优化杆菌肽发酵培养基

采用响应面分析法对杆菌肽产生菌的发酵培养基进行优化。采用Plackett-Burman实验筛选出影响杆菌肽产量的主要因素为豆粕、Na2S2O3、生物氮素,利用最陡爬坡路径逼近响应区域,应用Box-Behnken设计和响应面分析优化得到最佳发酵培养基,发酵单位较优化前提高了36.9%。     

二次正交旋转组合设计优化罗伊乳杆菌发酵培养基

目的优化猪源罗伊乳杆菌的发酵培养基4个组分的配比。方法应用SASV8.0统计分析软件中的二次正交旋转组合设计方案进行试验设计,并通过响应面法分析各因素对响应值的效应关系。结果优化后培养基各组分比例为:大豆蛋白胨5%,葡萄糖1%,酵母浸粉1.7%,低聚糖0.3%。应用此配比进行了3次重复发酵试验,A620的平均值为1.073,与预测值(1.092)基本相符。结论二次正交旋转组合设计结合响应面法可用于发酵培养基组分的优化和分析。     

Optimization of critical medium components using response surface methodology for lipase production by Rhizopus delemar

The production process of a 1,3-position specific lipase from Rhizopus delemar was optimized by response surface methodology (RSM) and a Box–Behnken experimental design was used to study the interactive effects of fermentation medium components on lipase activity and microorganism growth. Preliminary batch tests were employed to obtain the favorable conditions for lipase activity analysis and found that sucrose, molasses, yeast extract, sunflower oil, tween-80 have significant influences on the lipase production and microorganism growth. The concentrations of five fermentation medium components were optimized. Among five variables, molasses sucrose and yeast extract were identified as less significant variables for lipase production. The optimum fermentation medium composition for lipase production by R. delemar was sucrose concentration 4.19 g/L, molasses sucrose 1.32 g/L, yeast extract 0.53 g/L, sunflower oil 1.11% (v/v), and tween-80 1.80% (v/v). In these conditions, the biomass concentration of 4.52 g/L with a lipolytic activity of 1585 μmol/L min was reached.     

阿维菌素产生菌培养条件的优化

对阿维链霉菌（Streptomyces Avermitilis）3～6的培养条件进行优化。结果表明：斜面培养基成分中酵母粉的产地、斜面种子的培养周期及棉塞的重量对斜面种子的质量及发酵结果的影响程度较大,经分析,得到最适酵母粉为湖北产,最佳培养周期为8d,最适棉塞重量为7g。通过正交实验优化了发酵培养基配方,发酵产量可提高7.35%。此外,还研究了前体物质丙酸钠的添加对发酵结果的影响,结果表明发酵过程中在培养基内加入一定浓度的前体物质丙酸钠,可以显著提高发酵产量,其中发酵24h时在培养基中加入2.5mmol/L的前体物质丙酸钠,发酵产量可提高9.89%。     

短乳杆菌产胸苷磷酸化酶发酵培养基的优化

胸苷磷酸化酶在核苷类物质合成中具有重要作用,本研究以短乳杆菌为胸苷磷酸化酶生产菌种,对短乳杆菌产胸苷磷酸化酶发酵培养基进行优化。首先通过Plackett-Burman设计筛选出影响短乳杆菌产胸苷磷酸化酶的3个较为重要因素：发酵时间（P=0.030）、接种量（P=0.033）和葡萄糖浓度（P=0.019）。在此基础上采用最陡爬坡路径逼近最大响应区域,并利用响应面中心组合设计对影响显著因素进行优化,得到最适培养基组成成分和培养条件为：发酵初始pH 8.0,葡萄糖18 g/L,酵母膏15 g/L,NaCl 7.5 g/L,蛋白胨10 g/L,胸苷15 mmol/L,摇床转速110 r/min,发酵温度38 ℃,发酵时间10.57 h,接种量1.54%。在此优化条件下,短乳杆菌产胸苷磷酸化酶能力得到了很大提高,短乳杆菌胸苷磷酸化酶活从0.400 U/mg湿菌体提高到1.172 U/mg湿菌体,比优化前提高了2.93倍。蛋白质凝胶电泳分析显示经优化后每克湿菌体胸苷磷酸化酶的含量明显高于优化前。     

产脂肽生物表面活性剂细菌的筛选及培养基优化

利用变色圈法和噬油斑法从土壤样品中分离筛选出一株产生物表面活性剂的细菌菌株LB345,通过薄层层析(TLC)确定其所产生物表面活性剂为脂肽,并通过单因素实验及L9(34)正交实验对菌株的培养基配方进行了优化,确定优化培养基的组成(g/L):葡萄糖30,NaNO32,KH2PO410,Na2HPO410,FeSO42.5×10-4,MgSO4.7H2O 0.03,NaC l 5,CaC l20.4,酵母粉0.3,初始pH值5,培养温度37℃,发酵时间7 d。在上述条件下,菌株LB345的脂肽产量可达到0.7 g/L。     

利用响应面法优化出芽短梗霉As3．933产普鲁兰多糖发酵培养基

采用响应面分析法对出芽短梗霉As3．933产普鲁兰多糖的发酵培养基进行优化。首先利用Plackett-Bur-man实验筛选出影响普鲁兰多糖产量的主要因素为酵母膏、（NH4）zSO4和K2HPO4,再利用最陡爬坡实验逼近最大响应区域,最后通过Box-Behnken实验并运用Design-Expert8．0软件优化发酵培养基。确定优化培养基组成为：蔗糖62．5g·L-1,（NH4）2S040．67g·L-1,酵母膏2．84g·L-1,K2HPO47．12g·L-1,NaCl1．25g·L-1,MgS04·7H200．25g·L-1,pH值6．5,优化后的普鲁兰多糖产量达到22．29g·L-1,较初始液体发酵培养基（17．32g·L-1）提高了28．70％。     

Production and Characterization of Fengycin by Indigenous Bacillus subtilis F29-3 Originating from a Potato Farm

Fengycin, a lipopeptide biosurfactant, was produced by indigenous Bacillus subtilis F29-3 isolated from a potato farm. Although inhibiting the growth of filamentous fungi, the fengycin is ineffective against yeast and bacteria. In this study, fengycin was isolated from fermentation broth of B. subtilis F29-3 via acidic precipitation (pH 2.0 with 5 N HCl) followed by purification using ultrafiltration and nanofiltration. The purified fengycin product was characterized qualitatively by using fast atom bombardment-mass spectrometer, Fourier transform infrared spectrometer, ultraviolet-visible spectrophotometer, (13)C-nuclear magnetic resonance spectrometer and matrix assisted laser desorption ionization-time of flight, followed by quantitative analysis using reversed-phase HPLC system. This study also attempted to increase fengycin production by B. subtilis F29-3 in order to optimize the fermentation medium constituents. The fermentation medium composition was optimized using response surface methodology (RSM) to increase fengycin production from B. subtilis F29-3. According to results of the five-level four-factor central composite design, the composition of soybean meal, NaNO(3), MnSO(4)·4H(2)O, mannitol-mannitol, soybean meal-mannitol, soybean meal-soybean meal, NaNO(3)-NaNO(3) and MnSO(4)·4H(2)O-MnSO(4)·4H(2)O significantly affected production. The simulation model produced a coefficient of determination (R(2)) of 0.9043, capable of accounting for 90.43% variability of the data. Results of the steepest ascent and central composite design indicated that 26.2 g/L of mannitol, 21.9 g/L of soybean meal, 3.1 g/L of NaNO(3) and 0.2 g/L of MnSO(4)·4H(2)O represented the optimal medium composition, leading to the highest production of fengycin. Furthermore, the optimization strategy increased the fengycin production from 1.2 g/L to 3.5 g/L.     

抗真菌抗生素产生菌Fu发酵条件的优化

运用单因素法和均匀设计法对链霉菌Fu培养基组成及发酵时间进行了优化,并用3 L发酵罐对菌种产抗生素的发酵动力学规律做了初步的探索.实验结果表明,菌种最佳摇瓶发酵培养基组成(%)为:可溶性淀粉7、酵母粉0.2、黄豆粉0.5、NaCl 0.15、MgSO40.03、 K2HPO4 0.04,发酵时间3 d.在罐培养至40 h左右菌体浓度达到最大,产抗生素水平在48 h左右达到最大.