枯草芽孢杆菌BSNK-5合成γ-聚谷氨酸发酵工艺优化

基于γ-聚谷氨酸(γ-PGA)广泛的产业应用前景和微生物发酵产γ-PGA的潜力和优势,本研究对枯草芽孢杆菌BSNK-5合成γ-PGA的能力进行了探索。以BSNK-5为出发菌株进行摇瓶发酵,通过单因素实验和正交实验,优化BSNK-5发酵产γ-PGA的培养基成分和发酵条件。最终确定BSNK-5高产γ-PGA的最适发酵工艺：蔗糖25.0 g/L、氯化铵5.0 g/L、L-谷氨酸30.0 g/L、MgSO₄·7H₂O 0.5 g/L、K₂HPO₄1.0 g/L、MnSO₄0.1 g/L、CaCl₂0.1 g/L、初始pH 7.5、接种量3.5%、发酵温度37℃、发酵时间48 h,在此条件下γ-PGA产量为1.617 g/L,与未优化前(0.47 g/L)相比产量增加了2.44倍。本研究为BSNK-5在γ-PGA的产业化应用提供了理论参考。     

响应面法优化粪肠球菌包被发酵培养基

本研究旨在优化粪肠球菌包被发酵培养基,以获得高密度包被粪肠球菌。以包被培养活菌含量为检测指标,采用Plackett-Burman(PB)试验分析培养基中对粪肠球菌发酵影响最重要的主要因素,结合响应面法(RSM)对主要因素进行了优化,并研究了最优条件下包被培养的粪肠球菌冻干粉的稳定性。结果表明,最优包被发酵培养基配方为:葡萄糖4.93%、蛋白胨 1%、牛肉膏 0.8%、酵母粉 0.6%、柠檬酸铵 0.3%、K₂HPO₄·7H₂O 0.2%、MgSO₄·7H₂O 0.06%、MnSO₄·H₂O 0.045%、NaAc·3H₂O 0.6%、吐温80 0.1%、海藻酸钠 1.87%、纳米碳酸钙 3.65%。在此条件下,粪肠球菌包被活菌数达6.83×109 CFU/mL,与预测值误差仅4.12%。贮存稳定性试验表明,制备成的冻干粉在37 ℃条件下贮存90 d后仍保留80%以上的存活率,说明包被培养粪肠球菌冻干粉具有较高的稳定性。     

金属离子对枯草芽孢杆菌发酵产γ-聚谷氨酸的影响

聚谷氨酸(γ-PGA)发酵黏度大、产能小,直接影响γ-PGA的推广应用。为提高γ-PGA的发酵产量,旨在探究金属离子对枯草芽孢杆菌发酵产γ-PGA的影响,以自行选育的枯草芽孢杆菌FRD215为出发菌株,采用单因素试验和正交试验,探讨6种金属离子对枯草芽孢杆菌发酵产γ-PGA的影响。摇瓶试验结果表明,钙、锰、铁离子可促进枯草芽孢杆菌产γ-PGA,钠、铜、锌离子对枯草芽孢杆菌产γ-PGA无明显影响。在发酵培养基中同时添加0.8g/L CaCl₂、0.02 g/L FeCl₃·7H₂O和0.1 g/L MnSO₄·H₂O,γ-PGA产量达53.34 g/L,比优化前至少提高40.0%以上。试验结果对枯草芽孢杆菌FRD215大规模生产和应用具有指导意义。     

烟曲霉素发酵培养基的优化

目的:以烟曲霉CEA-1701为生产菌株,对烟曲霉素发酵培养基进行优化。方法:运用HPLC测定发酵液中烟曲霉素含量,通过单因素实验选择发酵碳源和氮源种类,进一步用Plackett-Burman(PB)和Box-Behnken Design(BBD)设计优化各成分在培养基中的浓度。结果:单因素实验筛选到适宜烟曲霉素合成的碳源和氮源分别为甘油和酵母提取粉。PB实验表明,甘油、玉米粉和酵母提取粉是影响烟曲霉素产量的主要因素;BBD实验优化得到产烟曲霉素的适宜培养基成分为:甘油33.5 g/L、酵母提取粉3.1 g/L、玉米粉1.7 g/L、MgSO₄·7H₂O 0.5 g/L、K₂HPO₄ 1.5 g/L、KCl 0.5 g/L、FeSO₄·7H₂O 0.013 g/L。以此培养基发酵144 h测得发酵液中烟曲霉素含量达到68.51 mg/L,较优化前提高了122.4%。结论:实验优化了发酵烟曲霉素的培养基成分,显著提高了烟曲霉CEA-1701菌株合成烟曲霉素产量,为烟曲霉素的发酵生产提供了参考依据。     

烟草赤星病拮抗芽胞杆菌的筛选及培养基优化

以赤星病原菌Alternaria longipes为筛选指示菌,采用平板共培养初筛和发酵上清滤液复筛的方法,筛选了烟草赤星病拮抗芽胞杆菌3株。其中菌株K₁₁的菌体径向生长抑制率（PIRG）为63.64%,发酵上清滤液的PIRG值达67.44%。盆栽试验证明,该菌对烟草赤星病具有良好的拮抗能力。经鉴定菌株K₁₁为枯草芽胞杆菌（Bacillus subtilis）。由单因素实验和正交实验优化得到了K₁₁菌株生物量较高的摇瓶发酵培养基配方：葡萄糖20.0 g/L,豆粕30.0 g/L,K₂HPO₄·3H₂O 1.0 g/L,MgSO₄·7H₂O 0.1 g/L。优化后生防菌株K₁₁的生物量比对照提高6.5倍,生物量高达1.28×10¹⁰ CFU/mL,芽胞形成率在95%以上。     

响应面法优化产β-内酰胺酶菌Bacillus cereus B03的发酵条件

为快速高效地提高菌株Bacillus cereus B03的产酶能力,采用响应面法对Bacillus cereus B03产β-内酰胺酶的发酵培养基进行优化。首先通过单因素实验研究了不同碳源及浓度、不同氮源及浓度、不同金属离子及浓度、氯化钠、磷酸氢二钾以及温度、pH、接种量、装液量对菌株产酶活力的影响,然后设计Plackett-Burman试验筛选出影响产酶的3个显著性因素:温度、pH、接种量。在此基础上,最后设计Box-Behnken中心组合试验确定最优产酶发酵条件。结果表明,最佳发酵培养基成分为葡萄糖20 g/L、酵母浸粉20 g/L、NaCl 2 g/L、MgSO₄·7H₂O 0.2 g/L,K₂HPO₄·3H₂O 4 g/L,最佳产酶发酵条件为发酵温度37 ℃,pH为7.3,接种量3%,装液量50 mL/250 mL。在此优化条件下,该菌株产β-内酰胺酶的酶活力为113278.7 U/mL,为优化之前酶活(88792.7 U/mL)的1.28倍。本研究为进一步工业化开发利用性状稳定且高产β-内酰胺酶的菌株提供借鉴。     

黄水基质微生物发酵合成γ-聚谷氨酸培养基及条件优化

以白酒酿造副产物黄水为基质,微生物发酵生产γ-PGA,以期为黄水的综合利用寻求一条新途径的同时,实现黄水的高值化利用。本文以黄水作为微生物发酵用基质,通过检测发酵液中γ-PGA浓度、发酵液粘度、残留谷氨酸及葡萄糖浓度,利用单因素及响应曲面设计试验优化黄水微生物发酵合成γ-PGA的培养基及条件,结果显示:pH为7.0、稀释8倍的黄水作为溶剂时,玉米糖化液浓度75 g/L（按可溶性固形物含量计）,牛肉粉浓度70 g/L,谷氨酸钠浓度45 g/L,NaCl浓度12 g/L,K₂HPO₄浓度7 g/L,接种量1%,装液量25 mL/250 mL,37 ℃发酵72 h,γ-PGA产量达14.510 g/L。由此可见,黄水基质微生物发酵合成γ-PGA是可行的。     

窖泥产氨菌的分离筛选与发酵培养基的优化

为获取可提升窖泥pH的高产氨态氮菌株,本文以优质老窖泥为菌源,采用多次富集培养的方式,从中筛选到一株高产氨态氮的菌株J19。对菌株进行形态学观察和分子生物学鉴定;并采用正交设计对氨态氮发酵培养基组分进行优化。结果表明,菌株J19为陆地寡养单胞菌(Stenotrophomonas terrae);发酵培养最佳组分为蛋白胨5.0 g/L,K₂HPO₄·3H₂O 0.20 g/L,MgSO₄·7H₂O 0.50 g/L,FeSO₄·7H₂O 0.010 g/L,氨态氮产量为232.176 mg/L。     

高浓度培养乳酸菌发酵培养基的优化

对一株已经证实具有耐酸、耐胆汁的乳杆菌R8菌株进行培养基的优化研究,以菌体密度为检测指标,采用单因素实验和正交设计实验优化发酵培养基组分,为该益生菌应用于改善胃肠道的健康食品奠定基础。结果显示,该菌最佳发酵配方为:葡萄糖20.0 g,酵母粉30.0 g,MnSO₄·4H₂O 0.075 g,MgSO₄·7H₂O 2.0 g,KH₂PO₄ 2.5 g,柠檬酸铵2.5 g,CH₃COONa·3H₂O 6.25 g,Tween80 1.0 mL,pH6.2。培养基配方经过系统筛选和优化后,菌体浓度(OD_{600 nm})达到2.38。     

枯草芽孢杆菌TKPG011聚谷氨酸发酵培养基的优化

本文通过单因素试验和正交实验设计研究了碳源、氮源、前体物L-谷氨酸钠和初始pH对Bacillus subtilis TKPG011生物合成γ-PGA的产量的影响,结果表明优化后的发酵培养基为:葡萄糖50g/L,酵母膏10g/L,L-谷氨酸钠30g/L,初始pH值6.5,K2HPO41.5g/L,MgSO4·7H2O0.5g/L。采用优化培养基能使γ-PGA发酵产量达9.20g/L。     

暹罗芽孢杆菌LW-1产γ-聚谷氨酸发酵培养基的优化

为提高暹罗芽孢杆菌LW-1（Bacillus Siamese LW-1）的γ-聚谷氨酸（γ-PGA）产量,基于单因素实验的结果,利用Plackett-Burman以及最陡爬坡实验确定响应面的最佳区域,设计一个三因素三水平的Box-Behnken实验来得到暹罗芽孢杆菌LW-1的最适培养基配方。结果表明,暹罗芽孢杆菌LW-1的最佳培养基配方为:谷氨酸钠86.71 g/L,柠檬酸钠17.94 g/L,MgSO₄·7H₂O 2.11 g/L,甘油25 g/L,KH₂PO₄ 1.4 g/L,(NH₄)₂SO₄ 14 g/L,MnSO₄ 0.075 g/L,CaCl₂ 0.1 g/L,FeCl₃·6H₂O 0.04 g/L,在该培养基中γ-PGA产量达到44.78 g/L,与理论预测的最大值45.91 g/L非常接近,比未优化时（23.26 g/L）的γ-PGA产量提高了1.93倍。     

果胶酯酶的发酵培养基及培养条件优化

为提高果胶酯酶的产量,以果胶酯酶活力与生物量为指标,对塔宾曲霉CICC 2651产果胶酯酶的发酵培养基和培养条件进行了研究,通过单因素实验得到最优培养基和培养条件为:硫酸铵0.5%,果胶3%,Na₂SO₄ 0.04%,MgSO₄·7H₂O 0.04%,K₂HPO₄ 0.2%,培养温度30 ℃,初始pH为4.5,接种量5%,装液量40 mL。在优化工艺条件下,果胶酯酶活力达到1.53±0.09 U/mL,比初始条件提高了77.9%。通过发酵培养基和培养条件优化,塔宾曲霉CICC 2651发酵产果胶酯酶的能力大幅度提高。     

利用响应面法优化γ-聚谷氨酸发酵培养基

利用筛选出的枯草芽孢杆菌发酵生产γ-聚谷氨酸,并对其发酵培养基进行优化。首先采用逐因子试验法寻找出各因素的参考范围。在此基础上,利用Plackett-Burman试验筛选出显著影响γ-PGA产量的3个主要因素:酵母粉、谷氨酸钠和CaCl2。用最陡爬坡试验逼近最大产γ-PGA的区域。然后利用Box-Behnken试验对显著因素进行优化,得酵母粉、谷氨酸钠和CaCl2的最佳浓度分别为4.18g/L、76.89g/L和0.1422g/L。在优化后发酵培养基条件下,γ-PGA的产量达到了43.26g/L,比初始γ-PGA产量提高了1.035倍。     

桦褐孔菌菌丝体发酵产活性多糖研究

本文通过液体深层发酵培养桦褐孔菌菌丝体的方式,以胞内和胞外多糖产量以及发酵代谢产物对α-葡萄糖苷酶的抑制率为指标,对发酵培养基营养成分和培养条件进行了单因素优化研究。经过优化的发酵培养基营养组成为:葡萄糖20g/L、牛肉膏4 g/L、K₂HPO₄1g/L、无水MgSO₄·1g/L、MnSO₄·H₂O 0.1g/L。桦褐孔菌菌丝体在优化后培养基中产生的发酵液对α-葡萄糖苷酶的抑制率为67.08%,是未经优化的4.5倍。     

枯草芽孢杆菌M364高产抗菌肽Bacillomycin D工业培养基优化

为降低抗菌肽工业发酵的生产成本,提高抗菌肽Bacillomycin D产量,在单因素基础上采用Plackett-Burman实验,寻找原始培养基6010中对Bacillomycin D产量影响显著的营养因素,并通过Central Composite Design响应面法对发酵培养基配方进行优化。结果表明:影响最显著的3个因素为:麦芽糖浆、尿素、MgSO₄·7H₂O。最佳工业发酵培养基配方为:麦芽糖浆46 g/L,尿素0.72 g/L,MgSO₄·7H₂O 0.35 g/L,玉米浆16 g/L,(NH₄)₂SO₄3 g/L,K₂HPO₄ 7 g/L,MnSO₄·H₂O 0.05 g/L。优化后,枯草芽孢杆菌M364摇瓶发酵Bacillomycin D产量达到(620.2±13.9)mg/L,比优化前(415.5±9.8)mg/L提高了50%,是常用Landy发酵培养基(240±20.6)mg/L的2.6倍;19 L发酵罐Bacillomycin D产量为(890.6±20.1)mg/L,相比优化后摇瓶的产量提高了44%,较原始6010培养基提高了1.14倍。本研究提供的培养基可同时达到高产,降低成本,缩短发酵时间的效果。     

产右旋糖酐肠膜明串珠菌发酵培养基的优化

旨在提高肠膜明串珠菌Leuconostoc mesenteroides CICC-23614发酵蔗糖产右旋糖酐的效率。以单因素实验为基础,以蔗糖、细菌蛋白胨、Na₂HPO₄·12H₂O及KH₂PO₄浓度作为影响因子,以蔗糖转化率为响应值,采用响应面分析法对肠膜明串珠菌培养基中各成分浓度条件进行研究,利用高效液相色谱法(HPLC)对发酵液中的蔗糖进行定量分析,优化得到最佳发酵培养基。结果显示,经过优化的最佳的培养基为:蔗糖101.31 g/L,细菌蛋白胨5.66 g/L,Na₂HPO₄·12H₂O 1.11 g/L和KH₂PO₄0.15 g/L。以优化后的培养基进行发酵,重复试验验证,发酵24 h,蔗糖转化率可达91.9%,与预测值误差仅为2.13%,相较于原始培养基发酵结果,蔗糖转化率是原始培养基培养条件下的1.6倍。     

枯草芽孢杆菌发酵生产聚-γ-谷氨酸的条件优化

为提高聚-γ-谷氨酸(poly-γ-glutamic acid,γ-PGA)产量,降低其生产成本,利用枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis),采用单因素试验及正交试验优化法,探究培养基组分及发酵条件对γ-PGA发酵产量的影响。结果表明:最佳培养基组成和培养条件为:蔗糖5%,谷氨酸钠6%,氯化铵0.3%,磷酸氢二钾2%,磷酸二氢钾0.1%,硫酸锰0.003%,p H 7.0,接种量为3%,发酵温度33℃,发酵时间48 h。与未优化前γ-PGA产量(15.8 g/L)相比,经优化后的产量达20.8 g/L,提高了31.65%。     

Bacillus subtilis CICC 20034产脂肪酶的培养条件研究

目的优化Bacillus subtilis CICC 20034产脂肪酶的培养组分和发酵条件,为后续深入研究提供数据资料。方法优化不同碳源、氮源、金属离子和培养基复配发酵培养组分:优化培养温度、pH、培养时间进一步提升菌株产酶能力。结果最佳利用碳源为甘油,无机氮源比有机氮源更有利于脂肪酶生产,优化培养组分为:10 g/L甘油,10 g/L NH₄Cl,8g/LNa₂HPO₄·12H₂O,2g/L K₂HPO₄,0.5 g/L MnSO₄。最适培养pH 6.0,温度30℃,发酵周期28 h。结论通过前期优化筛选,获得脂肪酶活性达24.16 U/mL,为后续深入优化和代谢调控提供了良好的数据资料。     

基于遗传算法进化的人工神经网络(GA-ANN)对葡萄糖发酵生产普鲁兰多糖的条件优化

基于遗传算法进化的人工神经网络,以葡萄糖为原料,对出芽短梗霉产普鲁兰多糖的发酵培养条件进行优化。首先通过单因素试验和Plackett-Burman实验筛选显著因素,再进行Box-Behnken实验建立数据样本,最后利用Matlab建立神经网络模型寻找最优解。结果表明,葡萄糖和酵母抽提物对普鲁兰多糖的合成具有显著的正效应,K₂HPO₄对普鲁兰多糖的合成具有显著的负效应。遗传算法-人工神经网络的决定系数与相对误差分别为0.998 8与1.72%。最终优化获得普鲁兰多糖发酵的最佳培养基组分为葡萄糖150 g/L,酵母抽提物7.1 g/L,MgSO₄·7H₂O 1.4 g/L,K₂HPO₄ 7 g/L,NaCl 7 g/L,自然pH。在此条件下,普鲁兰多糖的产量为83.25 g/L,较优化前提高了79.73%。经济分析表示优化后的培养基成本较优化前降低了约70%。该研究结果为普鲁兰多糖的工业化生产提供了数据支撑,有助于提升普鲁兰多糖在行业中的竞争力。     

抗尖孢镰刀菌贝莱斯芽孢杆菌P9培养基及发酵条件优化

该研究以贝莱斯芽孢杆菌(Bacillus velezensis)P9为试验菌株,以其发酵液对尖孢镰刀菌(Fusarium oxysporum)的抑菌效果为考察指标,采用单因素试验及响应面法对其培养基和发酵条件进行优化。结果表明,最佳发酵培养基为：可溶性淀粉6.8 g/L、酵母浸粉18.1 g/L、MnCl₂0.89 g/L、FeCl₂0.5g/L、MgSO₄·7H₂O 0.5 g/L,K₂HPO₄1.4 g/L,KH₂PO₄0.6 g/L,pH 7.0;最佳发酵条件为：接种量4.5%,发酵温度30℃,转速240 r/min,培养时间72 h。在此优化条件下,贝莱斯芽孢杆菌P9发酵液的抑菌圈直径可达15.0 mm左右,比初始抑菌圈直径扩大1.7倍。