响应面法优化无色素产普鲁兰菌株UVMU3-1培养基成分

以Plackett-Burman(PB)设计结合响应面(RSM)分析法对无色素产普鲁兰突变菌株UVMU3-1发酵培养基7种营养成分配比进行优化。结果表明:葡萄糖、KH2PO4添加量显著影响普鲁兰产量。最陡爬坡试验使2个显著因素的水平取值逼近最大响应区域。中心组合设计结合RSM分析确定产普鲁兰最优培养基配比为:葡萄糖67g/L、KH2PO45.18g/L、(NH4)2SO45g/L、NaNO310g/L、MgSO4.7H2O 0.5g/L、酵母粉2g/L、吐温-80 10mL/L,预测最大响应值19.94g/L。实际验证普鲁兰产量19.98g/L,与预测相符,普鲁兰产量较优化前提高163%。     

镰刀霉菌(Fusarium sp)JN158色素提取和分离技术的研究

研究了镰刀霉菌(Fusarium sp)JN158色素的提取条件、溶解特性和液相分离方法,实验结果表明:该紫色素的最佳提取溶剂为纯乙酸;色素只能溶解于酸性的有机溶剂或有机酸中;色素的最佳液相分离条件是:色谱柱,Phecda C18(5μm,4.6 mm×250 mm);柱温:25℃;DAD检测器检测波长:254 nm;流量:1.0 mL/min,进样量:10μL,流动相A,0.1%TFA的乙腈(V:V),流动相B,0.1%TFA的蒸馏水(V∶V),梯度洗脱条件:流动相A,0~3 min,2%增到6%,3~3.1 min,6%增到45%,3.1~28 min,45%增到70%,28~32 min,70%增到80%;分离得到8种色素,在酸性乙腈中,1种呈现黄色,4种呈现红色,3种呈现橙色,按出峰顺序,8种色素的吸收峰分别为508、458、456、498、510、456、454、506 nm。     

响应面法优化厌氧细菌产纤维素酶发酵培养基

通过单因素试验确定了厌氧纤维素降解细菌—溶纤维丁酸弧菌WHQ产纤维素酶的最佳培养条件,结果表明,最适产酶条件为培养时间48h,接种量10％,初始pH值8.5,温度37℃.在此基础上,应用响应面法优化该菌株产纤维素酶培养基.在初期研究中,葡萄糖和尿素确定为最佳的碳氮源,利用Plackett-Burman设计从10种培养基成分中筛选出对WHQ产内切纤维素酶有重要性的因素,结果表明葡萄糖、NaHCO,和MgSO4·7H2O对WHQ产内切纤维素酶有重要影响,利用Box-Behnken设计研究这3种因素对WHQ产内切纤维素酶的综合效应,结果表明3种因素的最佳值为MgSO4·7H2O 0.14g/L、葡萄糖14.3g/L、NaHCO3 6.92g/L,此时的内切酶酶活力最大值为206.548μg/(mL.min),与实验值相接近199.324μg/(mL·min),比未优化前的内切纤维素酶活力71.254μg/(mL·min)提高179％.     

响应面法优化豆乳链球菌增殖培养基

针对优良酸豆乳发酵菌株豆乳链球菌（Streptococcus sojalactis）SY1.1增殖培养基进行优化,研究碳氮源对豆乳链球菌生长的影响,并采用响应面法优化豆乳链球菌SY1.1的增殖培养基配方。结果表明：以AST为基础培养基,优选大豆蛋白胨和蔗糖为最适氮源和碳源,质量比为1∶2,采用Plackett-Burman设计对11 种促乳酸菌生长因子进行评价,利用中心旋转组合设计和响应面分析确定增殖培养基的配方为：蔗糖10 g/L、大豆蛋白胨20 g/L、磷酸氢二钾2 g/L、番茄汁85.8 mL/L、胡萝卜汁109 mL/L、玉米浆6 g/L,pH 6.8。SY1.1以接种量2%,在37 ℃培养12 h时,活菌数可达（8.9±0.2）×108 CFU/mL,较初始豆浆培养基的活菌数（1.03×108 CFU/mL）提高了7.64 倍。     

响应面法优化吸水链霉菌产雷帕霉素发酵培养基

目的 优化吸水链霉菌产雷帕霉素发酵培养基,提高雷帕霉素产量。方法 利用Plackett-Burman试验设计筛选出培养基中影响雷帕霉素发酵产量的显著因素,爬坡试验确定主要因素的最适范围,响应面法确定各显著因素的最优水平。结果 获得最优发酵培养基配方为：葡萄糖37.60 g/L、甘露醇30 g/L、黄豆粉28.37 g/L、硫酸铵1.25 g/L、磷酸氢二钾5 g/L、磷酸二氢钾5 g/L、L-赖氨酸1.5 g/L、复合氨基酸1.83 g/L。结论 在最优发酵培养基培养下,雷帕霉素发酵水平由初始182.23 mg/L提高到279.56 mg/L,提高了53.41%。     

响应面法优化面包酵母菌种子培养基的研究

目的:通过对面包酵母菌的生长条件进行优化来提高酵母菌的产量。方法:首先利用Plackett-Burman设计评价影响面包酵母菌生长的因素,筛选出具有显著效应的三个因素,在此基础上用最陡爬坡路径逼近最大菌生长区域后,利用响应面中心组合设计优化了显著因素的水平。结果:具有显著效应的三个因素分别为蔗糖、K2HPO4和CaCl2,三者最佳浓度分别为119·98、0·4652,0·185g/L。优化后酵母菌细胞浓度提高到4·69×108cfu/mL,比初始生物量（9·02×107cfu/mL）提高了5倍以上。结论:Plackett-Burman实验和响应面相结合的实验方法优化了酵母菌培养基,可大大提高酵母的产量,有望用于大规模生产。      

响应面法优化面包酵母菌种子培养基的研究

目的:通过对面包酵母菌的生长条件进行优化来提高酵母菌的产量。方法:首先利用Plackett-Burman设计评价影响面包酵母菌生长的因素,筛选出具有显著效应的三个因素,在此基础上用最陡爬坡路径逼近最大菌生长区域后,利用响应面中心组合设计优化了显著因素的水平。结果:具有显著效应的三个因素分别为蔗糖、K2HPO4和CaCl2,三者最佳浓度分别为119·98、0·4652,0·185g/L。优化后酵母菌细胞浓度提高到4·69×108cfu/mL,比初始生物量(9·02×107cfu/mL)提高了5倍以上。结论:Plackett-Burman实验和响应面相结合的实验方法优化了酵母菌培养基,可大大提高酵母的产量,有望用于大规模生产。     

响应面法优化大肠杆菌产海藻糖合酶发酵培养基

以海藻糖合酶基因工程菌E.coli BL21（p ET15b-Tre S）为研究对象,以海藻糖合酶的酶活为考察指标,对海藻糖合酶基因工程菌E.coli BL21（p ET15b-Tre S）的培养基进行优化。首先运用单因素实验对大肠杆菌（E.Coli）产海藻糖合酶进行了优化,利用Plackett-Burman进行两因素两水平设计对影响其产酶因素进行评估并筛选出具显著效应的3种因素:葡萄糖、酵母浸粉和K2HPO4。用最陡爬坡实验逼近以上三种因素的最大响应面区域后,采用Box-Behnken进行三因素三水平的设计以及响应面分析,获得最佳产海藻糖合酶的培养基。结果表明,发酵大肠杆菌的最佳培养基配方为:葡萄糖7.2g/L,酵母浸粉6.6g/L,蛋白胨10g/L,（NH4）2SO45g/L,K2HPO415.7g/L,KH2PO44g/L,Mg SO4·7H2O1.6g/L,微量元素混合液0.5m L/L。在此条件下进行产酶重复实验5次,海藻糖合酶酶活为65U/mg,比优化前提高了91.2%。      

响应面法优化茯苓多糖发酵培养基

以茯苓菌种为研究对象,采用响应面法对其产茯苓粗多糖的发酵培养基组分进行优化。 在单因素优化的基础上,利用Plackett- Burman（PB）试验设计筛选出影响茯苓粗多糖产量的3个显著性因素：葡萄糖、酵母粉、硫酸镁。 利用响应面分析法（RSM）优化,得到 最佳培养基组分为：葡萄糖47.1 g/L、酵母粉20.5 g/L、硫酸镁1.8 g/L、蛋白胨30 g/L、硝酸钠5 g/L、磷酸二氢钾1.0 g/L、VB1 1 g/L、无水氯 化钙0.1 g/L。 在此优化条件下,茯苓粗多糖产量为138 mg/100 mL,是优化前的1.3倍。     

响应面法优化酵母增殖培养基

为评价培养基成分(碳源、氮源、生长因子等)对酵母菌生长量的影响,利用Plackett-Burman实验研究主要影响因素,经最陡爬坡实验确定各因素峰值,再利用响应面法优化主要影响因素。结果表明,最适培养基配方为蔗糖58 g/L、苹果汁22 m L/L、蛋白胨12 g/L、马铃薯汁10 m L/L、酵母粉10 g/L、氯化钙0.1 g/L、磷酸氢二钾1 g/L,在p H4.5条件下28℃培养24 h,酵母菌的生长量为8.8748 cfu/m L。优化后的培养基与传统的YPD培养基(8.5543 cfu/m L)相比,酵母菌菌数提高明显。     

镰刀菌Fusariumsp sp. JN 158色素的鉴定及其抗肿瘤活性

通过对镰刀菌发酵所产色素的分离及结构的分析,筛选其抗肿瘤的活性成分。采用形态与分子生物学方法对镰刀菌株鉴定,利用HPLC的对该菌株发酵所产的色素进行分离,分离的产物用紫外、红外、核磁进行结构鉴定,使用MTT的方法筛选抗肿瘤的活性成分。结果表明:该镰刀菌所产色素共6个不同的峰,相对分子质量均在380左右,其中VI号峰结构新颖,为花青苷类色素,分子式为C17H18O10,能抑制A539、MCF-7、MKN-45、Hep G2、SW620五种不同肿瘤细胞的增殖,并呈现浓度的依赖性,其中MCF-7乳腺癌细胞抑制最明显(P0.01),故VI号峰色素可能是一种很有前景的防治乳腺癌的化合物。     

Penicillium sp.1523产柚苷酶摇瓶发酵培养基优化

采用单因素试验、Plackett-Burman设计和响应面分析相结合的方法,对Penicillium sp.1523产柚苷酶的摇瓶发酵培养基配方进行优化。单因素试验结果显示：发酵培养基中的最优碳源为玉米粉,最优氮源为豆饼粉;Plackett-Burman设计筛选出影响柚苷酶产量的3个重要因素为玉米粉、豆饼粉和柚苷,在此基础上运用最陡爬坡试验逼近最大响应值区域,再利用Box-Behnken试验设计及响应面分析法进行回归分析,获得最佳培养基配方为：玉米粉31.14g/L、豆饼粉31.53g/L、柚苷1.65g/L、K2HPO4 1.00g/L、ZnSO4 0.10g/L、MgSO4 ·7H2O 0.06g/L、CaCl2 0.10g/L。在优化后的条件下摇瓶发酵产柚苷酶酶活力为(891.79±6.33)U/mL,与模型预测值接近,发酵产酶量比优化前提高70.8%。     

多聚谷氨酸发酵的响应面法优化

以一株纳豆芽孢杆菌进行多聚谷氨酸发酵,采用Plackett-Burman法对发酵工艺进行评价,得出培养基配方对多聚谷氨酸的产量有显著影响的因子包括:葡萄糖、豆饼粉、谷氨酸钠,然后用响应面法对这几个因素进行优化,所得的最佳培养基配方为:葡萄糖8％,豆饼粉32％,谷氨酸钠4.8％,MgSO4·3H2O0.06％,CaCl20.06％,K2HPO4·3H2O0.39％,KH2PO40.3％,灭菌前pH7.5,PGA产量由原来的15.4g/L提高到26.2g/L.     

Optimization of Medium Composition for Cultivating Clostridium butyricum with Response Surface Methodology

ABSTRACT: Probiotic bacteria, such as some strains of Clostridium butyricum , have been frequently used as the active ingredient in functional foods. However, slow growth of the probiotic bacteria has been one of the big concerns for their potential commercial application. In the present study, a fractional factorial design was applied to investigate the main factors, namely, the concentrations of the glucose, tryptone, yeast extract, beef extract, cys-teine, (NH₄) ₂SO₄, NaCl, K₂HPO₄, and the medium initial pH that affected the growth of 1 probiotic strain, C. butyricum ZJUCB, currently preserved in our laboratory. Central composite experimental design and response surface methodology were adopted to derive a statistical model for optimizing the composition of the medium. The experimental results showed that the optimum medium for incubating the C. butyricum ZJUCB was composed of 2.44% (w/v) glucose, 2.08% yeast extract (w/v), 1% tryptone (w/v), 0.1% (NH₄)₂SO₄ (w/v), 0.1% NaHCO₃ (w/v), 0.02% MnSO₄. H₂O (w/v), 0.02% MgSO₄. 7H₂O (w/v), 0.002% CaCl₂ (w/v), and 2% agar (w/v) (if necessary) at pH 8.55. After incubation for 24 h in the optimum medium, the populations of the viable organisms could reach 10⁹ colony-forming units (CFU)/mL, which was 100 times higher than that incubated in the initial medium.     

响应面法优化黑曲霉发酵产低聚异麦芽糖培养基

采用全因子试验、最陡爬坡试验以及Box-Behnken试验设计对黑曲霉CU-1(Aspergillus niger CU-1)发酵生产低聚异麦芽糖培养基的主要成分进行优化。结果表明:最优培养基成分为:麸皮浸汁体积分数4%、玉米浆添加量19.67g/L、NaNO3添加量2.24g/L、木薯淀粉糖化液添加量250g/L,在该培养条件下,在3.6L发酵罐中进行验证,发酵液中异麦芽糖、潘糖和异麦芽三糖总产量达到37.4%,低聚异麦芽糖总产量高达83.1%,说明Box-Behnken试验设计法用于黑曲霉发酵生产低聚异麦芽糖培养基优化是可行的,数学模型的预测值与实验观察值相符。     

响应面法优化粗壮脉纹孢菌降解啤酒糟粗纤维的培养基

采用响应曲面法对粗壮脉纹孢菌降解啤酒糟粗纤维的培养基进行优化。通过Plackett-Burman 设计法及响应面分析法,评价不同比例CaCl2、KH2PO4、豆渣、(NH4)2SO4、MgSO4、尿素等6 个因素对粗壮脉纹孢菌降解啤酒糟粗纤维的影响。研究表明,豆渣、(NH4)2SO4、KH2PO4、CaCl2、MgSO4 是粗壮脉纹孢菌降解啤酒糟粗纤维过程中的主要影响因素。得到优化培养基：豆渣为26.08%、(NH4)2SO4 为3.71%、KH2PO4 为1.53%、CaCl2为0.24%、MgSO4 为0.08%,在此条件下重复发酵3 次,结果与理论预测值相近。     

Optimization of Medium Composition for Nisin Fermentation with Response Surface Methodology

ABSTRACT:  Nisin is an effective food biopreservative widely used in food industry. However, 1 problem of concern is limited production rate and final nisin concentration. A nisin-producing strain, L. lactis Lac2, a mutant strain with high yield of nisin, was obtained in our laboratory recently. In the present study, a fractional factorial design was applied to investigate the main factors that affect the yield of L. lactis Lac2. Central composite experimental design and response surface methodology were adopted to derive a statistical model for optimizing the composition of the medium. The results showed that the optimum medium for nisin production of L. lactis Lac2 was composed of 2.68% sucrose (w/v), 0.5% tryptone (w/v), 1% yeast extract (w/v), 0.3% Tween-80 (w/v), 0.02% MgSO₄·7H₂O (w/v), 0.81% NaCl (w/v), 1.91% K₂HPO₄ (w/v), 0.05% ascorbic acid (w/v), and 2% agar (w/v) (if necessary) at pH 6.5. When cultured in the optimum medium, the nisin yield is an average of 3381.81 IU/mL, which nearly doubled the yield when incubated in the initial medium. Also, the concentration of tryptone was decreased while that of the sucrose was increased when compared with CM broth, which means a reduction of the fermentation cost.