响应面法优化普鲁兰多糖发酵培养基

采用响应面分析法对出芽短梗霉生产普鲁兰多糖的发酵培养基进行优化。采用Plackett-Burman实验筛选出影响普鲁兰多糖产量的主要因素为蔗糖、NaCl和FeSO4,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30.1%。     

响应面法优化镰刀霉菌JN158 产色素培养基

用Plackett-Burman试验设计和响应面法（response surface methodology,RSM）对镰刀霉菌JN158产色素的发酵培养基7种营养物质配比进行优化。结果表明：蔗糖、花生饼粉和FeSO4·7H2O的添加量显著影响色素产量;用最陡爬坡试验使这3个显著因素的添加量接近最大响应区域,优化后,镰刀霉菌产色素的培养基添加量分别为：蔗糖30.18 g/L、花生饼粉4.86 g/L、K2HPO4·3H2O 1 g/L、NaCl 0.5 g/L、MgSO4·7H2O 0.5 g/L、CaCl20.5 g/L、FeSO4·7H2O 0.0122 g/L,预测的最大色素产量是1.268 g/L,验证实验得到的色素产量为（1.252±0.011）g/L,与预测值相近,优化后色素的产量是以前的2.9倍。     

响应面法优化普鲁兰酶发酵条件

采用响应面法对一株普鲁兰酶产生菌的产酶条件进行优化。首先,结合单因素实验,通过Plackett-Burmen试验设计,以P0.05为准,筛选出玉米淀粉、玉米浆、初始p H对普鲁兰酶产量有显著影响。根据响应面分析得到普鲁兰酶酶活最佳工艺参数为:玉米淀粉浓度3.49%,玉米浆浓度2.48%,初始p H为6.7。最后,优化后的培养基成分如下:玉米淀粉浓度3.49%,葡萄糖0.4%,玉米浆浓度2.48%,Fe SO40.1%,K2HPO4 0.1%,Mg SO4·7H2O 0.1%,初始p H为6.7,培养温度37℃,初始接种量为6%,酶活达到11.633U/m L。     

响应面法优化普鲁兰多糖发酵培养基

通过对出芽短梗霉生长的培养基进行优化,以提高普鲁兰多糖的产量。首先采用单因素试验筛选出有显著效应的3个因素,再利用响应面Box-Behnken设计优化显著因素的水平。结果表明：碳源(蔗糖)添加量、氮源(酵母浸膏)添加量和金属离子对粗普鲁兰多糖的产量都有显著影响(P＜0.05),蔗糖添加量和酵母浸膏添加量的交互作用相对明显,蔗糖添加量和金属离子以及酵母浸膏添加量和金属离子的交互作用不显著。优化的培养基组成为：蔗糖添加量56.63g/L、酵母浸膏添加量3.74g/L、金属离子选择Mg2+,此条件下粗普鲁兰多糖产量为60.358g/L。     

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％.     

响应面法优化酿酒酵母工程菌产甜蛋白monellin发酵培养基

对酿酒酵母工程菌WHF9/monellin在液体培养基中产甜蛋白monellin的条件进行了优化.采用单因子试验筛选出细胞生长培养基的最适碳源为蔗糖,氮源为玉米浆干粉,且应添加微量元素溶液.在此基础上,利用Plackett-Burman试验设计筛选出影响菌体生物量的3个显著因素:蔗糖、玉米浆干粉、微量元素溶液.用最陡爬坡路径逼近最大响应区域后,利用Box-Behnken设计和响应面分析法对显著因素进行优化,得出蔗糖、玉米浆干粉、微量元素溶液的最佳浓度分别为102.2g/L,33.9g/L,4.5mL/L.菌株在优化后的生长培养基中的生物量比在YPD培养基中提高了81.38％.在诱导剂半乳糖最适浓度102.2g/L条件下,菌株在优化后的培养基中monellin的表达量达到226.7mg/L,比在YPG中表达的monellin提高了4.2倍,且表达的monellin具有生物活性.     

响应面法优化普鲁兰多糖-卡拉胶软胶囊囊皮配方

选取普鲁兰多糖-卡拉胶作为胶液的主要成分,探究成分配比对囊皮的透油率,抗拉强度,断裂伸长率,凝胶强度,透光率等性能指标的影响,从而确定制备普鲁兰多糖-卡拉胶软胶囊囊皮的最佳配方。在单因素实验的基础上,通过响应面实验对普鲁兰多糖-卡拉胶软胶囊囊皮的配方进行优化,得到了最佳制备方案:卡拉胶含量1.25%(复配胶配比23.5:2.5),果糖含量4.7%,钾离子含量0.11%,此时的抗拉强度,断裂伸长率,凝胶强度分别为(34.6875±1.6253) MPa,(50.1346%±2.6834%),(463±13) g/cm²,实验验证所得结果与理论值基本吻合,响应面优化所得结果对生产实际和深入研究具有一定指导意义。     

响应面法优化小球藻培养基

为了提高小球藻的生物量,对BG11培养基的成分进行了响应面优化。通过单因素实验筛选出了适合小球藻生长的最佳碳源、氮源分别为葡萄糖和尿素,并发现适量添加海绿素可显著促进小球藻的生长。利用Minitab软件设计Plackett-Burman实验筛选出了影响小球藻生长的三个最重要因子;通过Box-Behnken实验及响应面分析确定了三个因子的最佳浓度:磷酸氢二钾58mg/L,硫酸镁162mg/L,海绿素198μL/L。用优化后的培养基培养小球藻,48h后的藻细胞干重达10.09g/L,比优化前提高了61.2%,油脂及蛋白质产量分别达3.62和3.81g/L。     

响应面法优化巨大芽孢杆菌Y103产普鲁兰酶的培养条件

在玉米秸秆腐殖质土壤中筛选分离得到一株巨大芽孢杆菌（Bacillus megaterium）Y103,采用单因素试验、响应面法优化巨大芽孢杆菌Y103产普鲁兰酶的培养条件。结果表明,最佳培养基配方为糯米淀粉8.5 g/L,酵母膏13.3 g/L,蛋白胨 26.7 g/L,KH2PO4 0.5 g/L,MgSO4·7H2O 0.1 g/L,MnSO4·7H2O 0.05 g/L,NaCl 2.0 g/L。最佳发酵条件为初始pH8.8,发酵温度21 ℃,发酵时间55 h。在最优条件下,普鲁兰酶酶活力为（0.77±0.03） U/mL,是优化前的3.21倍。该酶的最适作用温度为50 ℃,最适pH为8.0,其水解普鲁兰糖的产物中有大量麦芽三糖和麦芽六糖,表明其为一种新颖的II型普鲁兰酶,在洗涤剂、高麦芽糖浆和麦芽六糖的生产中有着潜在的巨大利用价值。     

响应面法优化短梗霉多糖培养条件

采用响应面方法对出芽短梗霉(Aureobasidium pullulans)生产短梗霉多糖的培养条件进行了优化。首先利用Plackett-Burman设计法研究了培养条件对响应值的影响程度,发现(NH_4)_2SO_4和K_2HPO_4的质量浓度对多糖产量的影响显著。然后利用最陡爬坡法逼近最大响应区域.最后在上升最高点处由中心组合试验和响应面分析确定其最优培养条件。并通过实验测得优化培养条件后的多糖产量为24.652 g/L,与预测值24.597 g/L非常接近,且比优化前多糖产量提高了28.4%。     

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。     

响应面法优化桔青霉产核酸酶P1培养基

采用部分析因试验设计(FFD)、中心组合实验设计(CCD)和响应面分析法(RSM)对桔青霉产核酸酶P1培养基进行优化研究。FFD结果表明:硫酸锌、酵母粉、复合磷酸盐3个因素显著影响桔青霉发酵产核酸酶P1,利用最陡爬坡实验(SAD)使得3个显著因素的水平取值逼近最大响应区域,通过CCD和RSM确定了3个显著性因素的最优水平,得到桔青霉发酵产核酸酶P1的最优培养基配方:葡萄糖4%、酵母粉0.681%、玉米浆0.4%、黄豆饼粉0.45%、硫酸锌0.042%、硫酸镁0.06%、氯化钙0.06%、复合磷酸盐(m(磷酸二氢钾):m(磷酸氢二钾)=1:1)0.068%。验证实验表明,优化后的培养基发酵酶活力达到563U/mL,比原培养基(202U/mL)提高了64%。     

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.     

响应面法优化牛樟芝高产总三萜发酵培养基

为提高牛樟芝(Antrodia camphorata)菌丝体产三萜类化合物的能力,采用筛选试验(Plackett-Burman,PB)试验和中心组合设计(central composite design,CCD)试验对发酵培养基进行优化。首先通过PB试验对影响菌丝体产三萜类化合物的8个组分进行筛选,确定玉米粉、牛肉膏、黄豆粉为3个主要影响因素,然后依次用最陡爬坡试验、CCD和响应面分析,确定主要因素的最佳浓度。由此得到最佳培养基配方:20 g/L葡萄糖,10 g/L大豆粉,16.07 g/L玉米粉,4.5 g/L牛肉膏,31.93 g/L黄豆粉,1 g/L MgSO4,2 g/L KH2PO4,50 mg/L VB1。采用基本发酵培养基培养牛樟芝其菌丝体中总三萜含量为(12.29±0.43)mg/g,经培养基优化处理后三萜类含量为(15.40±0.15)mg/g,相比初始其产量提高了25.3%。     

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.