正交实验法优选细菌纤维素的发酵工艺研究

以正交实验设计方法,对木醋杆菌Acetobacter xylinum发酵产细菌纤维素的工艺进行了优化.采用正交设计助手,对发酵产细菌纤维素的初始pH、摇瓶装液量、碳源中果糖与葡萄糖的比例和氮源酵母粉的添加量等影响因素进行正交实验设计,以细菌纤维素产量为目标,在实验范围内得到各因素影响次序为摇颓装液量>氮源>碳源>初始pH,得到最优发酵工艺为:初始pH 6.0,摇瓶装液量50 mL/250mL摇瓶,果糖与葡萄糖质量比例为l:1,酵母粉14g/L.优化后细菌纤维素产量达到13.493g/L.     

琼胶酶高产海洋细菌QM42的发酵条件优化

通过单因素试验和正交试验对琼胶酶高产海洋细菌QM42发酵条件进行了优化.经过发酵培养试验,确定优化培养基组成:蛋白胨浓度5.0g/L、酵母粉浓度0.50g/L、琼胶浓度3.0g/L;在培养初始pH值为7.0、装液量50mL/150mL、培养盐度50g/L,29℃条件下发酵48h,粗酶液酶活力达到627.65U/mL.     

吡咯伯克霍尔德氏菌B1213产葡聚糖酶条件的优化

以吡咯伯克霍尔德氏菌B1213为研究对象,优化其发酵产葡聚糖酶条件。首先,通过单因素实验对其培养条件（碳源种类、碳源粒度、碳源质量浓度、氮源种类、氮源质量浓度、转速、温度、装液量、接种量、初始pH值、表面活性剂种类、表面活性剂质量浓度和时间）进行初步优化,然后通过Plackett-Burman试验,筛选出4个显著影响B1213产葡聚糖酶的因素,再利用最陡爬坡试验确定其产葡聚糖酶的最大响应区域,最后通过Box-Behnken试验设计确定其最优产葡聚糖酶条件为：40～60目麦麸质量浓度50 g/L,酵母浸粉质量浓度8 g/L,初始pH 6.6,装液量30 mL/250 mL,接种量0.15%,曲拉通100质量浓度25 g/L,温度30℃,转速160 r/min和培养时间83 h。在此培养条件下B1213产葡聚糖酶活力达到1 230 U/mL。研究结果为细菌B1213在白酒酿造中的应用提供理论基础。     

木葡糖酸醋杆菌发酵黄酒糟酶解液产细菌纤维素的研究

该研究利用单因素比较法,分别考察了培养基组成、培养条件及黄酒糟酶解条件对木葡糖酸醋杆菌（Gluconacetobacter xylinus）发酵产细菌纤维素的影响。结果表明,木葡糖酸醋杆菌BC19-2产细菌纤维素的培养基组成为黄酒糟酶解液6%、红茶2 g/100 mL;培养条件为初始pH 6.0、培养温度30℃、接种量6%;黄酒糟酶解条件为酶解时间3 h,黄酒糟酶解液体积分数90%。在此优化条件下,细菌纤维素产量最高为26.5 g/L,且性能较好,为低成本的细菌纤维素生产奠定了基础。     

淀粉废水发酵产细菌纤维素发酵条件的优化

以玉米淀粉废水添加葡萄糖20g/L,玉米浆40g/L,乙醇150mL/L为发酵基质,采用单因素和正交实验设计对葡糖醋杆菌(Gluconacetobacter xylinus)发酵产细菌纤维素条件进行优化。结果表明,最佳发酵条件为:装液量80mL/250mL,pH4.0,接种量9%(V/V),温度28℃;在此条件下得到细菌纤维素产量为4.41g/L。采用傅立叶转换红外光谱FTIR验证产物为细菌纤维素,并由SEM扫描电镜观察纤维素膜表面形貌。     

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%。     

海洋弧菌Vibrio sp.prol产碱性蛋白酶发酵条件的研究

对一株产碱性蛋白酶海洋弧菌(Vibrio sp.prol)的发酵条件进行了单因素和正交试验,研究了不同碳源、无机氮源、pH值、温度、装液量、接种量等对产酶的影响.结果表明,液体培养基最佳组成为蛋白胨5.0g/L,酵母膏1.0g/L,硝酸钾0.6g/L,氯化镁4.0g/L.摇瓶培养的最佳条件为初始pH值为8.5,发酵温度33℃,装液量40.0mL,接种量2.0mL,优化后产酶量提高了6.3倍.     

海洋弧菌Vibrio sp.pro1产碱性蛋白酶发酵条件的研究

对一株产碱性蛋白酶海洋弧菌(Vibrio sp.pro1)的发酵条件进行了单因素和正交试验,研究了不同碳源、无机氮源、pH值、温度、装液量、接种量等对产酶的影响。结果表明,液体培养基最佳组成为蛋白胨5.0g/L,酵母膏1.0g/L,硝酸钾0.6g/L,氯化镁4.0g/L。摇瓶培养的最佳条件为初始pH值为8.5,发酵温度33℃,装液量40.0mL,接种量2.0mL,优化后产酶量提高了6.3倍。     

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。     

产耐高温木聚糖酶菌株的筛选及其产酶条件优化

从牛粪堆肥中分离、筛选到1株产耐高温木聚糖酶的细菌NF1,经形态特征和16S rDNA序列分析,鉴定菌株NF1为类芽孢杆菌,命名为类芽孢杆菌(Paenibacillus sp.) NF1.采用响应面法对该菌种产木聚糖酶的发酵条件进行优化.首先利用Plackett Burman试验设计筛选出影响产酶量的3个主要因素,即牛肉膏浓度、NaCl浓度和初始pH值.在此基础上使用Design-Expert软件进行Box-Behnken试验设计,通过响应面分析得出菌株NF1发酵产酶的最佳条件为玉米芯20g/L、牛肉膏28.2g/L、K2HPO45g/L、MgSO4 0.5g/L、NaC1 7.1 g/L、初始pH值为6.9;装液量40mL、转速160r/min、接种量2％、温度28℃.经过验证试验,优化后粗酶液酶活达到160.6IU/mL,与响应面预测结果一致,较优化前木聚糖酶酶活提高了51.4倍.     

木薯水解液为原料静置发酵制备细菌纤维素的研究

以木薯水解液作为发酵培养基基质,通过木葡萄糖酸醋杆菌(Komagataeibacter xylinus)发酵制备细菌纤维素(BC),利用单因素实验研究了温度、装液量、初始pH、木薯水解液添加量、接种量等对细菌纤维素产量的影响,并对发酵过程中的细菌纤维素产量、还原糖消耗量、pH、细菌纤维素含水率与复水率等指标进行了检测,采用元素分析、红外光谱分析、热重分析、扫描电镜、X射线晶体衍射(XRD)等对发酵得到的细菌纤维素进行表征。结果表明,木薯水解液发酵生产细菌纤维素的最优条件为:温度30℃、装液量75 mL、初始pH6.0、木薯水解液添加量3%、接种量6%;在细菌纤维素发酵过程中,pH从5.51下降到2.66,还原糖含量从32.1 g/L降到10.2 g/L,发酵9 d可得到5.75 g/L的细菌纤维素;所得细菌纤维素的含水率为96%~98%,复水率为50%~58%;元素分析结果表明细菌纤维素主要由C、H、O三种元素构成,符合纤维素中各元素含量;红外光谱揭示了细菌纤维素的特征吸收峰;热重分析表明细菌纤维素在290℃处具有最大失重,失重率达32.33%;扫描电镜观察到细菌纤维素的直径在100~500 nm之间;XRD分析得到细菌纤维素的结晶度为93.4%。因此木薯水解液是可以替代葡萄糖作为发酵生产细菌纤维素的碳源。     

灵芝菌发酵紫甘薯渣获得可溶性膳食纤维的工艺优化

通过单因素和正交实验,优化了以灵芝菌发酵紫甘薯渣生产可溶性膳食纤维的发酵培养基和培养条件,并且进行了发酵罐放大实验。在摇瓶水平,采用紫甘薯渣4 g,豆渣1 g,料液75 mL,pH 6.0,接种量16%,甘蔗渣2%,KH2PO40.1%、MgSO4·7H2O 0.05%、VB10.005%,发酵4天,可溶性膳食纤维达到15.89 g/L。相同条件下,15 L发酵罐中,通气量200 L/h,转速为50 r/min,装液量65%,可溶性膳食纤维达到14.73 g/L。采用优化工艺,发酵前紫甘薯渣中可溶性膳食纤维含量提高了10.92 g/L。     

黑曲霉液体发酵桔粉产纤维素酶的研究

以桔粉为原料,以黑曲霉（Aspergillus niger）为发酵菌株,采用液体发酵法生产纤维素酶。通过单因素试验考查了麸皮和蛋白胨的比例（C/N）、装液量及接种量3个因素对产酶的影响,并在此基础上,通过正交试验确定了发酵产酶的工艺条件为：添加桔粉80 g/L,麸皮和蛋白胨质量比为1∶2、250 mL三角瓶装30 mL Mandels氏营养液、接种量3 mL,于30℃下培养72 h,纤维素酶产量达到1885.71 U/g。     

Torulopsis sp.ERY237产赤藓糖醇工艺条件的研究

以Torulopsis sp.ERY237作为出发菌株,考察了不同碳源、氮源、无机盐类以及温度等因素对菌种产赤藓糖醇的影响,建立和优化了赤藓糖醇摇瓶发酵培养基配方、发酵工艺条件,同时研究了发酵过程中菌体生物量、pH值、产物浓度的动态变化。结果表明,菌株的最适培养基配方为(g/L):葡萄糖300,玉米浆3.5,C_([Cu~(2+)])1.5,C_([Mn~(2+)])10;适宜的培养条件为初始pH值自然,温度30℃,装液量50 mL/500 mL,转速200 r/min,在此条件下培养132 h赤藓糖醇产量达87.8 g/L,是优化前产量的1.9倍,发酵时间缩短了12 h。     

甘薯残渣纤维素酶解工艺研究

研究纤维素酶对甘薯残渣中纤维素降解工艺。以去除淀粉及提取果胶后的甘薯残渣为原料,采用单因素和正交试验方法对甘薯残渣的纤维素酶解工艺进行优化。结果表明,甘薯残渣纤维素酶解最佳工艺为,甘薯残渣固液比1∶25(g/m L),醪液pH 5.0,纤维素酶加入量50 U/g甘薯渣。在50℃下恒温培养16 h。此条件下,甘薯渣中纤维素的转化率可达(4.52±0.14)%。     

黑曲霉利用红薯粉生产柠檬酸的发酵条件研究

对黑曲霉利用红薯粉生产柠檬酸的发酵条件进行优化。采用单因素试验考察发酵时间、培养基红薯粉含量、摇床转速、初始pH对柠檬酸产量的影响。在单因素试验的基础上,利用正交试验确定黑曲霉利用红薯粉生产柠檬酸的发酵条件为：发酵时间60 h、培养基红薯粉含量40 g/L,摇床转速200 r/min,初始pH值6.0。在此条件下,柠檬酸产量达4.81 g/L。     

芽孢杆菌M-21产β-甘露聚糖酶发酵条件研究

从土壤中分离筛选出产β-甘露聚糖酶的芽孢杆菌(Bacillus sp.)M-21,通过单因素实验和正交优化实验,确定了其最佳发酵产酶条件。菌株的产酶最适培养基组成包括(g/L)碳源:瓜尔豆胶4,复合氮源:豆粉20、(NH4)2HPO45,其他无机盐组分:K2HPO4.3 H2O1、MgSO4.7 H2O 0.5、NaCl 0.5、CaCl20.1、FeSO4.7 H2O0.001。产酶最适培养条件:培养基初始pH8.0,接种量4%,装液量50 mL/250 mL三角瓶,32℃180 r/min振荡培养36 h。此条件下酶活力最高可达1 487 U/mL。     

葡萄状枝瑚菌菌丝液体培养条件优化

为了研究液体培养条件对葡萄状枝瑚菌菌丝生长量的影响,通过单因素实验和正交试验分别考察了碳源、氮源、无机离子组合、生长因子、培养基初始pH、培养温度、摇床转速和光照这8个因素对菌丝生长量的影响,结果表明,最佳培养条件为:在23℃、摇床转速为220 r/min时,培养基初始pH6.5,装瓶量50 mL/250 mL锥形瓶,接种量10%(V/V),全黑暗培养7 d,1 L液体培养最佳培养基为25 g可溶性淀粉,3.5 g酵母粉,4.4 g(1.2 g KH₂PO₄+1.6 g FeSO₄·7H₂O+1.6 g MgSO₄·7H₂O)无机离子,0.01 g VB₁,在此条件下葡萄状枝瑚菌菌丝生长量为(26.8±0.29)g/L。此研究结果为葡萄状枝瑚菌的液体发酵奠定了基础。     

菌株Serratia marcescens SYBC08产过氧化氢酶液态发酵工艺的优化及酶性质研究

利用单因素筛选和正交试验对菌株Serratia marcescens SYBC08液态发酵产酶的培养基和条件进行了优化,其最优工艺为:柠檬酸25 g/L,玉米浆粉36 g/L,初始pH值为6.75,接种量为体积分数4%,装液量50 mL,转速250 r/min,35℃培养36 h产酶活力可达9 553 U/mL,是优化前的5.49倍。通过对硫酸铵沉淀得到的过氧化氢酶进行酶学性质研究,该酶在碱性条件(pH值为9.0)条件下,60℃下保温150 min酶活力几乎不变,65℃半衰期为150 min,其比商品化的牛肝过氧化氢酶具有更高的热稳定性。该酶最佳催化温度是20℃,在0℃依然展示了78%的活力。这些结果表明该酶具有良好的冷适应和热稳定性,在高温、碱性条件或极低温条件有应用潜力。