响应面法优化纳豆激酶发酵培养基

纳豆激酶具有良好的溶解血栓的功效,由于纳豆激酶目前的发酵水平不高,限制了其应用。该研究以纳豆激酶活力为响应值,在单因素试验基础上,采用Plackett-Burman试验、最陡爬坡试验和响应面法对纳豆激酶培养基配方进行了优化。结果表明,通过Plackett-Burman试验筛选出豆粕粉、无水氯化钙、甘油为影响纳豆激酶活力的主要因素。最后运用响应面分析确定纳豆激酶最优发酵培养基为：甘油43 g/L、豆粕粉24 g/L、无水氯化钙0.14 g/L、七水硫酸镁0.80 g/L、十二水磷酸氢二钠3.00 g/L、无水磷酸二氢钾1.00 g/L、L-甲硫氨酸0.20 g/L,此条件下纳豆激酶活力最高为（4 281±103）FU/mL,是优化前的1.97倍。     

响应面法优化P.acidipropionici产酸发酵培养基

利用响应面分析法优化产酸丙酸杆菌发酵产酸培养基.在单因素试验的基础上,采用Box-Behnken试验设计,选定甘油、混合氮源(酵母提取物:胰酶大豆肉汤=2∶1)和磷酸氢二钾3个关键因子为响应因子,以丙酸产量为响应值建立多元二次回归方程,在分析各个因素的显著性和交互作用后,确定了产酸丙酸杆菌发酵产酸的最优培养基为:甘油44.4g/L、混合氮源(酵母提取物:胰酶大豆肉汤=2∶1)27.0g/L、K2HPO4 2.0g/L,丙酸产量最大预测值为20.75g/L.经过优化,丙酸产量提高了151％,实验值与预测值基本相符.     

降解类胡萝卜素菌株的培养基优化

为了提高类胡萝卜素的降解率,对霍氏肠杆菌（Enterobacter hormaechei）A20菌株的发酵培养基成分进行响应面优化。通过单因素实验确定了最佳碳源、氮源和无机盐分别为葡萄糖、混合氮源（酵母膏∶蛋白胨=2∶1）和K₂HPO₄,再以这3个因素为考察因子,以类胡萝卜素降解率为响应值,设计了3因素3水平的Box-Behnken响应面分析实验,得到降解类胡萝卜素的最佳培养基组成:葡萄糖8 g/L,混合氮源（酵母膏∶蛋白胨=2∶1）14 g/L,K₂HPO₄0.72 g/L。类胡萝卜素降解率从最初的45.7%提高到77.37%,与初始的发酵培养基相比提高了69.30%。说明Box-Behnken实验设计法用于降解类胡萝卜素菌株的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。      

响应面法优化壳聚糖酶发酵培养基

为了提高壳聚糖酶的产量,在单因素的试验基础上,采用响应面法优化诱变后菌株的发酵培养基。利用Plackett-Burman试验设计分析发酵培养基中的7个组分,确定了其中的3个显著因素为酵母浸粉、葡萄糖和MgSO4·7H2O,应用最陡爬坡试验确定了这3个因素的合理范围,再通过Box-Behnken响应面试验优化培养基组分。结果表明,最佳发酵培养基为：酵母浸粉16.9 g/L,葡萄糖10.3 g/L,NaCl 5 g/L,K2HPO4 1.4 g/L,KH2PO4 0.6 g/L,MgSO4·7H2O 1.2 g/L和吐温-80 1.2 g/L。在此优化条件下,壳聚糖酶酶活力达到10.57 U/mL,比优化前提高了11.77%。     

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％.     

利用响应面法优化细菌纤维素发酵培养基

采用Two-level factorial design设计对影响木醋杆菌发酵产细菌纤维素的培养基组成成分进行了筛选,所取的8个相关因素为:蔗糖、酵母膏、蛋白胨、KH2PO4、MgSO4、酒精、醋酸。在此基础上,采用响应曲面法(Response Surface Methodology,RSM)对影响木醋杆菌发酵产细菌纤维素的培养基的关键影响因素:酵母膏、KH2PO4、无水乙醇的最佳水平范围作了进一步的研究与探讨,通过对二次多项式回归方程求解得知,在上述自变量分别为酵母膏10.55g/L,KH2PO44.26g/L,无水乙醇3.1%时,细菌纤维素(BC)达最大值为3.36g/L。     

响应面法优化Paenibacillus sp.JX426产黄原胶降解酶发酵培养基

从土壤中分离筛选出1株具有较强黄原胶降解能力的类芽孢杆菌(Paenibacillus sp.)JX426.为了获得高活力的黄原胶降解酶,研究借助Minimb15软件,采用Plackett-Burman试验设计方法、最陡爬坡试验设计方法和响应面分析方法对菌株JX426进行了液体发酵条件的优化.首先通过Plackett-Burman方法对7个相关影响因素的效应进行了评价,并筛选出有显著正效应的黄原胶、CaCl2添加量和有显著负效应的酵母粉添加量等3个因素,然后利用最陡爬坡试验设计方法和响应面分析方法确定了上述3个因素的最佳工艺参数,即黄原胶、CaCl2和酵母粉的添加量分别为0.39%、0.02%和0.042%.试验结果表明,在最佳浓度和组成条件下,黄原胶降解酶的酶活能达到4.20U/mL,较优化前的3.05U/mL提高了37.7%,为黄原胶降解菌的实际应用奠定了基础.     

响应面法优化里氏木霉产木聚糖酶发酵培养基

采用响应面法对里氏木霉产木聚糖酶的发酵培养基进行了优化。首先利用Plackett-Burman实验设计筛选出影响产酶的3个主要因素:乳糖、玉米浆和KH2PO4。在此基础上运用最陡爬坡路径法逼近最大响应值区域,最后利用响应面分析法确定主要因子之间的交互作用及最佳条件。结果表明,乳糖45.13g/L,玉米浆15.94g/L,（NH4）2SO43g/L,KH2PO42.73g/L,MgSO4·7H2O0.8g/L,无水CaCl20.6g/L,吐温-801mL/L时,木聚糖酶最大理论酶活为855.01U/mL。经5次平行实验验证,实际平均酶活与预测酶活相近,比优化之前的酶活提高了24.1%。      

响应面法优化曲酸发酵培养基研究

以从湖南冰糖橙皮上筛选获得的优良产曲酸菌种米曲霉为研究对象,通过Box-Behnken试验设计及回归分析,得到最佳培养基配方,即:可溶性淀粉8.3 g/L,蛋白胨5.0 g/L,MgSO4·7H2O 0.5 g/L,KH2PO4 1.0 g/L,KCl0.5 g/L,FeSO4 0.01 g/L,初始pH 6.1.此时曲酸产量达到最大值99.89 g/L.采用该试验方法大大提高了曲酸的产量.     

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%。     

基于响应面法的鲁氏酵母发酵培养基优化

鲁氏酵母（Zygosaccharomyces rouxii ）是酱油及酱类生产中风味形成的重要微生物之一。为了获得大量菌体,采用响应面法（RSM）对鲁氏酵母CCTCC M 2013310培养基进行了优化,Plackett-Burman（PB）设计对培养基中相关影响因素的效应进行评价,结果表明,葡萄糖、玉米浆和磷酸二氢钾对生物量影响显著。由中心组合及响应面分析优化确定优化培养基为葡萄糖12.03%,玉米浆2.24%,酵母粉1%,磷酸二氢钾0.26%,甘油3%,VB1 0.001%。优化培养基的生物量为28.28 g/L,比未优化前提高了4.5倍。     

采用响应曲面法优化红曲霉发酵培养基组分

为了提高红曲红色素的产量,采用响应曲面分析法对红曲霉1001发酵培养基进行了优化。通过单因素实验,确立了发酵培养基的基本组分:大米粉、葡萄糖、黄豆粉、KH2PO4、NaNO3、MgSO4、ZnSO4、玉米浆。Plackett-Burman实验确定了影响红曲红色素产量的关键因素为黄豆粉、KH2PO4、NaNO3。接着进行最陡爬坡实验逼近3个关键因素的最大响应区域。在此基础上,采用Box-Benhnken Design实验设计法对发酵培养基组分进行优化,得出最佳配方为KH2PO41.52g/L,NaNO30.51g/L,黄豆粉35.00g/L,红曲红色素色价为437.73U/mL,比优化前提高了1倍。      

响应面法优化假单胞菌产胞外多糖发酵培养基

采用响应面法对假单胞菌（Pseudomonas sp.）FJY5-13生产胞外多糖的发酵培养基进行优化。通过Plackett-Burman试验、最陡爬坡试验及Box-Behnken试验构建回归方程,结果表明,最佳发酵培养基成分为甘油83.0 g/L、酵母浸粉5.7 g/L、NaCl 8.2 g/L、柠檬酸钠5 g/L、（NH4）2SO4 1 g/L、玉米浆粉7.5 g/L,在此条件下,胞外多糖的产量为10.50 g/L,约为优化前多糖产量7.9 g/L的1.3倍。     

响应面法优化蜡样芽孢杆菌产类细菌素培养基

采用响应面分析法对产类细菌素的蜡样芽孢杆菌XH25（Bacillus cereus XH25）培养基进行优化,以金黄色葡萄球菌为指示菌,抑菌圈直径作为响应值。利用Plackett-Burman设计筛选出影响抑菌圈直径的显著因素:p H、可溶性淀粉和（NH₄）₂SO₄。通过最陡爬坡实验逼近最大抑菌圈直径区域。采用中心组合设计法及响应面分析确定:pH6.15、可溶性淀粉15.32 g/L和（NH₄）₂SO₄ 6.02 g/L。从节约成本考虑,其他不显著因素均保持低水平浓度:酵母粉5.00 g/L、蔗糖5.00 g/L、豆粕粉5.00 g/L、MgSO₄ 0.20 g/L和K₂HPO₄ 2.00 g/L。在该条件下,抑菌圈直径预测值为12.76 mm,实验测定值为12.92 mm,实验结果与模型预测值吻合,说明所建模型是切实可行的,优化后抑菌活力比优化前（10.62 mm）提高了21.66%,为Bacillus cereus XH25大规模发酵产类细菌素奠定一定基础。      

响应面法优化可得然胶发酵培养基

可得然胶是细菌在氮源限制条件下生成的水不溶性胞外多糖。发酵培养基的各组分配比对可得然胶的产量有极大的影响。因此,优化发酵培养基对提高可得然胶产量有重要意义。本文采用响应面分析法对可得然胶的发酵培养基进行优化设计。通过Plackett-Burman实验进行重要因素筛选,得出影响可得然胶产量的主要因素为:蔗糖、（NH4）2HPO4、MgSO4和玉米浆。利用最陡爬坡实验逼近响应区域,应用Box-Behnken实验设计和响应面法分析优化得到最佳的发酵培养基为:蔗糖61g/L、MgSO41g/L、玉米浆2.5mL/L、（NH4）2HPO42.4g/L、KH2PO41.4g/L、CaCO31.4g/L。发酵结果（47.73g/L）与优化之前（35.2g/L）的可得然胶产量进行比较,优化后的产量提高了35.6%。      

利用响应面法优化溶杆菌UCo1产溶菌酶的发酵培养基

采用响应面法对溶杆菌UCo1产溶菌酶的培养基进行了优化。首先对溶杆菌UCo1产溶菌酶的发酵培养基进行了单因素试验,确定了影响产酶的3个显著因素,即碳源麦芽糖,氮源大豆蛋白胨和表面活性剂Tween-20。采用Box-Behnken响应面法对溶菌酶的发酵培养基组成进行了优化,确定了最佳条件。结果表明,麦芽糖,大豆蛋白胨和Tween-20 3因素的最佳浓度分别为1.725%,3.25%,0.048%时,溶菌酶酶活达到6973.5U/mL,与模型所得到的最大预测值6990.99U/mL基本吻合,且较优化前的酶活力(6230.4U/mL)提高了11.93%。