试验设计与优化

介绍了试验设计与优化的常用方法 ,内容涉及单因素轮换法、正交试验设计、回归正交试验设计、均匀设计、单纯形法、人工神经网络等多种试验优化设计方法 ,对优化效果进行了综合评价 ,介绍了多种试验优化设计方法的选择原则     

以氧消耗速率指导的补料培养基优化提升糖化酶发酵水平

黑曲霉产糖化酶发酵过程数据显示,发酵中后期产酶速率的下降与采集的生理代谢参数氧消耗速率(oxygen uptake rate,OUR)的降低有着重要相关性,OUR的降低与某些营养元素控制的菌体生长和代谢有关。该文利用Design Expert软件,通过单因素筛选实验、Plackett-Burman设计和中心组合设计对黑曲霉产糖化酶发酵过程中的补料培养基进行优化,确定了流加培养基:棉籽蛋白4.19 g/L,糖蜜9.01 g/L,硫酸铜0.015 g/L,由此明显改变了后期OUR快速下降和产物合成速率降低的问题。50 L反应器中的发酵验证实验表明,添加了优化的补料培养基的糖化酶酶活比未添加的罐批提升了11.35%以上,可明显提升糖化酶生产效率。     

次级代谢产物菌种改良的策略和手段

从抗生素入手 ,介绍了次生代谢产物菌种改良的策略和手段 ,从代谢工程角度讨论了在初级代谢产物育种中行之有效的设计育种“五字策略” ,以及在次生代谢产物生产菌种选育方面的应用前景 .     

汾酒酿造过程中主要功能微生物的筛选和研究

以汾酒酿造过程中分离到的微生物为研究对象,模拟汾酒生产条件进行了纯种发酵试验,采用气相与液相色谱法检测了其主要代谢产物。初筛结果发现,主要代谢产物包括乙醛、乙醇、乙酸乙酯、乳酸和乙酸等。依代谢产物的合成情况,选出相应高产菌株进行了底物水平的代谢调控发酵试验,确定了30株与主要代谢产物相关的功能菌株,并对其进行了分类鉴定。它们分别属于毕赤氏酵母属、卵胞酵母属、酵母菌属、芽孢杆菌属、乳酸杆菌属和棒状杆菌属等。本文研究结果为探索汾酒酿造机理和优化酿造工艺提供了一定的理论依据和菌种资源。     

响应面法优化异常毕赤酵母（Pichia anomala）0732-1抑菌产物发酵条件

以异常毕赤酵母（Pichia anomala）0732-1为试材,对其抑菌产物发酵条件进行了响应面优化,并对其产物进行抑菌效果测定。利用Plackett-Burman试验,分析了5种因素对其产物抑菌的影响,确定培养液初始pH值、温度、装样量为影响其抑菌的重要因素。经最陡爬坡试验确定各因素峰值后,利用Box-Behnken试验设计和响应面方法（RSM）分析得到最优发酵条件为培养液初始pH 9.4、培养温度25 ℃、装样量61 mL/150 mL。在此优化条件下,抑菌圈直径为17.9 mm,较优化前提高了32.6%。     

基于UDE试验设计的注塑翘曲工艺参数优化

应用均匀试验设计方法对注塑件翘曲工艺参数进行试验设计。运用Moldflow模拟分析,以熔体温度、模具温度、注射时间和保压压力作为设计变量,建立翘曲变形回归方程进行工艺参数优化,对优化结果进行详细分析。结果表明：均匀试验设计法能使试验点在试验范围内均匀分布,有效减少试验次数,获得较好的优化结果。图3表6参9     

试论机械产品设计的结构优化技术应用

目前有一种寻找最佳设计方案的方法,能迅速的设计出符合技术需求的产品,这就是结构优化技术,它结合了尺寸优化技术和拓扑优化技术。这种技术可以通过改变产品的外部形状、内部材质或外界环境使产品的性能更好,此方法可以使创作人尽情挖掘潜能,创造新的设计产品,设计后挑选最合适的产品并评估其性能。这种新方法的应用对于机械设计非常重要,它可以使产品更轻便美观,而且完善了产品的功能。     

组学技术在红曲霉研究中应用的进展

组学技术的发展拓展了人们对红曲霉生长发育、代谢产物的合成及代谢调控机制的认知。总结了近年来红曲霉组学研究的现状及热点问题,从基因组学、转录组学、蛋白质组学及代谢组学等多个维度剖析了组学技术在红曲霉研究中的应用状况。基因组学主要用于探讨红曲霉的进化地位、基因簇的预测与挖掘、同源基因的比对及代谢途径分析等;红曲霉生长和代谢过程中基因或基因簇的转录表达、代谢调控机制及新转录调控因子的预测和挖掘是转录组学的应用范围;蛋白质组学主要涉及红曲霉代谢过程中重要酶类的功能解析及其参与代谢产物的机制解析;而代谢组学则以红曲霉代谢产物为基础,解析其潜在的代谢机制。阐述了红曲霉代表性次级代谢产物之一——红曲色素在研究和生产中面临的问题,并围绕调控红曲色素生产的高效化、精细化、安全性等方面,总结了基于组学技术的菌种选育、培养基优化、化学和物理因素调节及菌株的代谢改造等调控技术。对综合运用组学技术围绕红曲色素代谢调控的研究提出了展望,以期为推动红曲霉研究及其代谢产物的生产提供参考。     

浅议煤矿提升绞车的设计与优化

绞车是现代工业生产当中较为常见的一种起重设备。绞车的出现于发展已经经历了一个较长时间的发展过程。随着现代工业技术的不断发展,绞车的生产技术也在不断的提升当中,通过在设计上和生产工艺、材料上的提升和优化,提升绞车在工作性能和操作安全方面都得到了长足的发展。本文就现代煤矿生产中针对提升绞车进行的设计补充和优化进行了详细的分析。     

EDR低速碰撞试验承载板车结构设计与优化

文章针对EDR低速碰撞试验的要求设计了一款试验用承载板车,通过加工及试验验证,对其车身、转向机构及试验车辆固定装置三个方面的不足进行了结构优化,结构优化后的板车兼容性、灵活性及耐撞击性能均有显著提高,对EDR测试技术的研究和行业发展具有重要意义。     

响应面法优化樟芝固态发酵产安卓奎诺尔

以樟芝菌固态发酵生产活性代谢产物安卓奎诺尔为目标物,采用Box-Behnken原理进行响应面分析,对樟芝固态发酵产安卓奎诺尔条件进行优化,结果表明：接种量为296.80 mL/kg、Triton X-100添加量为1.10 mL/kg、辅酶Q0的添加量为0.23 g/kg时,理论上樟芝固态发酵培养基安卓奎诺尔产量的最大值为865.85 mg/kg。经验证,安卓奎诺尔实际产量为865.32 mg/kg,表明实验建立的模型能较好地预测实际发酵产安卓奎诺尔的情况。通过优化,樟芝固态发酵安卓奎诺尔产量比优化前（260.57 mg/kg）提高了232.09%。     

大豆发芽过程中多肽富集条件优化

目的：研究培养液pH值、培养时间及培养温度对大豆发芽过程中多肽富集的影响。方法：通过响应面试验法对培养条件进行优化,确定发芽大豆多肽最优富集工艺。结果：培养液pH值、培养时间及培养温度对发芽大豆中的多肽含量变化影响显著。结论：大豆最适培养条件为：以pH5.2的柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液(5mmol/L)作为培养液、培养温度29.0℃、培养时间6d,在此条件下,发芽大豆多肽含量为159.38mg/g,是原料大豆中的3.83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%。     

植物乳杆菌fmb10产细菌素发酵条件的优化

通过单因素试验对影响植物乳杆菌fmb10发酵产细菌素的8 个影响因子进行初筛,采用Plackett-Burman设计法确定显著影响因子,利用最陡爬坡试验逼近最佳响应面区域,运用Design-Expert软件的中心组合试验设计（central composite design,CCD）对显著影响因子的重要水平和交互作用进行研究。结果表明,菌株fmb10产细菌素的最佳发酵条件为：发酵温度30.38 ℃、葡萄糖质量浓度21.1 g/L、酵母膏质量浓度11.0 g/L,在此条件下,植物乳杆菌fmb10发酵上清液对大肠杆菌抑菌圈直径平均为22.90 mm,与预测值22.89 mm高度吻合,优化后植物乳杆菌fmb10发酵上清液抑菌圈直径较原始抑菌圈直径（18.37 mm）提高了24.66%。     

Lactobacillus reuteri IMAU10240增殖培养基及高密度培养工艺优化

Lactobacillus reuteri IMAU10240(L.reuteri IMAU10240)是一株具有潜在益生特性的乳酸菌,为实现产业化应用,对其培养工艺进行优化以提高其活菌数。本研究以MRS培养基为基础,通过单因素筛选试验、正交试验和响应面优化试验对该菌株的培养基以及培养条件进行优化。通过实验确定L.reuteri IMAU10240最适培养基:蔗糖100.00 g/L,大豆蛋白胨13.25 g/L,酵母粉8.84 g/L,酵母蛋白胨13.25 g/L,Na_2HPO_4 19.85 g/L,柠檬酸2.58 g/L,MnSO_4·5H_2O 0.12 g/L,MgSO_4·7H_2O 0.40 g/L,甘油2.76 g/L,吐温-80 1.00 g/L,L-半胱氨酸盐酸盐0.50 g/L。初始pH 6.5,通入氮气37℃恒pH 5.5培养7~8 h。利用优化好的配方工艺进行5 L/50 L/200 L发酵罐的小试及中试试验,验证L.reuteri IMAU10240的发酵工艺,活菌数为7.57×10~9 CFU/mL,冻干菌粉活菌数为2.59×10~(11) CFU/g,可以进行生产验证。     

Aspergillus oryzae HN3.042孢子增殖培养基的统计优化(英文)

运用Plackett–Burman和均一设计(UD)对影响Aspergillus oryzae HN3.042孢子增殖的无机盐进行筛选和优化。在筛选的11种无机盐中,KH2PO4,(NH4)2SO4,MgSO4和FeCl3对孢子繁殖有显著正效应。在此基础上,运用UD设计进行添加量优化,孢子增殖最大程度时的无机盐组成为:KH2PO4,4.57g/kg;(NH4)2SO4,1.96g/kg;MgSO4,1.72g/kg和FeCl3,0.64g/kg。在此条件下,孢子数达到1.07×1011个/g干曲,较未优化前提高了66.13%;同时,曲中的中性蛋白酶活力也提高了14.39%。     

Optimization of medium on exopolysaccharides production in submerged culture of Cordyceps militaris

Statistical experimental design strategy (SES) was applied to optimize the medium for the exopolysaccharides (EPS) production of Cordyceps militaris by submerged culture in shaker flask. A significant influence of the glucose and peptone on the EPS production was first evaluated by using a Plackett-Buman design. Then, steepest ascent method was employed to approach the experimental design space. Last, these factors were further optimized using central composite design (CCD) and response surface methodology (RSM). A quadratic model was found to fit the EPS production. The optimum values of the tested variables for the production of EPS were 48.67 g/L glucose, 12.56 g/L peptone, 1 g/L KH₂PO₄, 10 g/L yeast extract, and 0.5 g/L MgSO₄·7H₂O. Under optimization of culture conditions, the EPS production was enhanced from 0.78 to 1.96 g/L. In comparison with that of original culture conditions, 2.5 fold increase was obtained.     

Statistical Optimization of Culture Components for Enhanced Bacteriocin Production by Lactobacillus plantarum LR/14

Statistical optimization of bacteriocin production by a natural isolate of Lactobacillus plantarum LR/14 was carried out in TGYE medium at 37°C and 200 rpm for 20h. In the first step of optimization using Plackett-Burman design, yeast extract, glucose and incubation period were identified as the most important factors for bacteriocin production. These factors were further optimized by response surface methodology (RSM) to understand their interaction and to determine their optimal levels. Results indicated that the maximum bacteriocin production was achieved in a medium containing glucose 2.0% and yeast extract 2.5%, and after an incubation period of 20h. An overall approximatley eightfold improvement in bacteriocin production was achieved as a result of optimization. These results indicated the importance of statistical tools in designing culture conditions for enhancing the production of bacteriocin from L. plantarum LR/14. Such an improved production will facilitate the application of bacteriocin, especially in food preservation.