响应面法优化苹果渣生产细菌纤维素培养基及产物性能研究

为提高木醋杆菌(Acetobacter xylinum)发酵苹果渣水解液生产细菌纤维素(Bacterial cellulose,BC)的产量,采用响应面法对发酵培养基进行优化,同时利用傅里叶红外光谱(FT-IR)和X-射线衍射(XRD)对发酵产物BC的性能和结构进行比较。单因素及响应面实验结果确定木醋杆菌(Acetobacter xylinum)发酵苹果渣水解液生产BC的最佳培养基配方为:蔗糖38.44 g、蛋白胨10.91 g、硫酸镁0.85 g、黄嘌呤0.87 g、乙醇10 m L、苹果渣水解液1000 m L、p H6.0,在此条件下BC的产量为7.19 g/L,较优化前(5.65 g/L)提高了27.3%。苹果渣水解液发酵产物BC结构性能与基本培养基发酵产物BC基本一致。说明苹果渣能够替代部分发酵原料发酵生产BC,且不影响BC性能。     

响应面法优化木醋杆菌发酵酿酒丢糟水解液产细菌纤维素培养基及其产物性能

为提高木醋杆菌（Acetobacter xylinum）发酵酿酒丢糟水解液生产细菌纤维素（bacterial cellulose,BC）的产量,采用响应面法对发酵培养基进行了优化,同时比较了发酵产物BC的性能和结构。通过单因素及响应面试验结果确定木醋杆菌发酵酿酒丢糟水解液生产BC的最佳培养基配方为：蔗糖39.33 g、蛋白胨20.01 g、MgSO4 0.91 g、柠檬酸钠3.45 g、黄嘌呤1.02 g、乙醇10 mL、酒糟水解液1 000 mL、pH 6.0。在此条件下BC的产量为6.27 g/L,较优化前（4.4 g/L）提高了42.5%。利用傅里叶红外光谱、X射线衍射、扫描电子显微镜对发酵产物BC的性能和结构进行了比较,结果表明,酒糟水解液发酵产物BC结构性能与基本培养基发酵产物BC的基本一致,说明酒糟水解液能够替代部分发酵原料发酵生产BC,且不影响BC性能。     

木醋杆菌最佳发酵条件

通过试验筛选出木醋杆菌发酵产生纤维素的最佳碳源为葡萄糖,最佳氮源为酵母膏和蛋白胨,并通过正交试验确定出木醋杆菌发酵的最佳条件是:pH 5.0,温度30 ℃,葡萄糖1.5 g/dL,酵母膏0.5 g/dL,蛋白胨1 g/dL.乙醇、醋酸、乳酸对木醋杆菌生产纤维量都有增效作用,优化后的培养基添加0.4 g/dL醋酸,细菌纤维素产量为3.40 g/L.添加体积分数1%的乙醇,细菌纤维素产量为3.65 g/L.添加0.4 g/dL乳酸,细菌纤维素产量为3.54 g/L.     

玉米浆干粉缓冲能力对发酵生产细菌纤维素的影响

以玉米浆干粉为氮源、木葡糖酸醋杆菌Gyll(Gluconacetobacter xylinus)为菌种发酵生产细菌纤维素过程中,对玉米浆干粉的缓冲能力及发酵过程中维持pH稳定的能力进行了试验研究,同时对发酵过程中pH和BC产量进行了监测。结果表明:分别将玉米浆干粉溶解在水和发酵培养基中,当添加量分别大于50.0 g/L和40.0 g/L时,水溶液和发酵培养基的缓冲指数(β)值均大于0.02,说明具有很强的缓冲能力;以玉米浆干粉为氮源的发酵生产细菌纤维素过程中,发酵培养基pH可维持在木葡糖酸醋杆菌Gyll的适宜生长范围内,而有助于提高BC的产量。     

响应面法优化烟草发酵培养基提高细菌纤维素产量

为了提高细菌纤维素（BC）的产量,提升烟草废弃物的利用率,以木醋杆菌（Acetobacter xylinum）为试验菌株,静态发酵烟草废弃物制备细菌纤维素,通过单因素试验和Box-Behnken试验对烟草发酵培养基组分进行优化,并对细菌纤维素的持水性能进行分析。结果表明,烟草发酵培养基的最佳配方为：烟草废弃物浸提液1 L,硫酸铵含量3.2 g/L,乙醇体积分数2.0%,苹果酸含量0.5 g/L。在此优化条件下,BC产量为32.27 g/L,是优化前的2.74倍。优化后烟草发酵培养基生产的BC含水率为94.35%,与未优化培养基BC含水率（94.64%）相差不大,但其复水率和溶胀率分别为40.30%和673.56%,与未优化培养基相比,分别增加了8%和2%。     

优化陈米糖化液提高细菌纤维素产量的研究

以木醋杆菌（Acetobacter xylinum）为发酵菌种,通过Plackett-Burman试验设计确定了陈米糖化液培养基中酵母膏、KH2PO4、FeSO4、乙醇对木醋杆菌发酵产细菌纤维素具有显著影响,并采用Box-Behnken试验设计对各显著影响因子进行优化,获得最优的陈米糖化液发酵培养基配方为：在陈米糖化液培养基基料中加入酵母膏13.1 g/L、蛋白胨10 g/L、KH2PO4 5.7 g/L、MgSO4 3.1 g/L、FeSO4 0.3 g/L、柠檬酸0.3 g/L、无水乙醇4.0%。在此优化条件下,细菌纤维素的产量为7.08 g/L,是陈米糖化液培养基基料发酵产细菌纤维素（0.38 g/L）的18.6倍,比基础发酵培养基细菌纤维素产量（4.80 g/L）提高了47.5%。     

优化西瓜汁培养基提高细菌纤维素产量和性能

以木醋杆菌（Acetobacter xylinum）为发酵菌种,通过Plackett-Burman试验设计进行主效应因子的筛选,对西瓜汁培养基中无水乙醇和FeSO4的添加量进行优化,以细菌纤维产量为评价指标,获得最优的培养基为酵母膏12.5 g/L,蛋白胨10.0 g/L,磷酸二氢钾6.5 g/L,硫酸镁3.1 g/L,硫酸亚铁0.2 g/L,柠檬酸0.3 g/L,用西瓜汁培养基基料配制成1 000 mL,灭菌冷却后无菌地加入无水乙醇36 mL/L。在此最优条件下,细菌纤维素产量为6.39 g/L,分别是西瓜汁培养基基料及基础培养基发酵细菌纤维素产量的6.82倍、1.33倍。优化后的西瓜汁培养基发酵产细菌纤维素,其含水率、复水率、结晶度、热稳定性较优,分别比基础培养基提高了0.59%、3.27%、5.04%和6.03%。     

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。     

一株纤维素高产菌株的鉴定及发酵条件优化

从实验室自制醋中筛选出1株纤维素高产菌株J2,经形态学特征及分子生物学鉴定,确定为汉森氏葡糖醋杆菌(Gluconacetobacter hansenii,Gen Bank登录号为GU213109)。通过PB(Plackett-Burman)和BB(Box-Behnken)试验设计优化菌株J2的发酵培养条件,结果表明,培养基中酵母膏和无水乙醇的含量对BC(细菌纤维素,bacterial cellulose)产量影响极显著,Zn SO4的含量影响显著。通过多元二次方程方差分析及回归方程系数显著性检验,表明所建模型与实际拟合良好,且发酵培养基优化后配方中酵母膏3.3 g/L,Zn SO40.9 g/L,无水乙醇0.7%;使用优化后的发酵培养基,菌株J2的BC产量增加到10.41 g/100 m L,提高了22.18%。发酵动力学试验表明,菌株J2最佳发酵时间为7 d,BC产量可达12 g/100 m L。     

醋酸菌发酵产细菌纤维素的过程优化

汉逊氏葡糖酸醋杆菌(Gluconacetobacter hansenii)利用传统Hestrin-Scharmm (HS)培养基发酵生产细菌纤维素(bacterial cellulose,BC)的过程中,普遍存在着BC产量不高、葡萄糖利用率低等问题。本研究首先比较了传统HS培养基和改良HS培养基发酵生产BC的结果,改良HS培养基中BC干重产量达到3.34g/L,较传统HS培养基提高了28%,但培养基废液中仍含有41%和70%的残糖和残氮;继而对改良HS培养基一次发酵废液进行优化,添加2.5 g/L酵母粉和1.8 g/L磷酸氢二钠,调节p H至5.9进行二次发酵,可获得3.16 g/L的BC干重,同时发酵液中副产物乙酸浓度仅为一次发酵的一半。综上,利用改良HS培养基发酵结合优化发酵废液进行二次发酵,共获得6.50 g/L的BC干重,是优化前的2.5倍以上,并且葡萄糖的利用率和转化率也分别由56.74%,22.86%提高至88.02%,36.87%。     

居间驹形氏杆菌发酵大豆糖蜜生产细菌纤维素条件的优化

通过居间驹形氏杆菌(Komagataeibacter intermedius CGMCC12562)发酵生产细菌纤维素,以大豆糖蜜作主要发酵原料,优化发酵工艺参数,提高细菌纤维素产量。在单因素试验的基础上,筛选出对细菌纤维素产量影响较大的4个因素,即大豆糖蜜可溶性固形物含量、玉米蛋白粉、ZnSO_4及苹果酸添加量,并通过Design-Expert响应面分析对这4个因素进行优化,得到最优的培养基及发酵工艺为:大豆糖蜜可溶性固形物含量14.13°Brix、玉米蛋白粉添加量1.6%、ZnSO_4添加量0.11%、苹果酸添加量0.41%;在30℃、接种量10%、装料量16%、初始pH 6.0的条件下静置培养7d,细菌纤维素产量高达(15.68±0.82)g/L。     

细菌纤维素管的发酵条件优化及结构性能研究

木醋杆菌是一种革兰氏阴性专性需氧菌,采用透气管材硅胶管作为发酵容器生产细菌纤维素(Bacterial Cellulose,BC)管,实验中考察发酵培养基种类、发酵时间、接种量对BC管产量的影响。结果表明,最适发酵时间为6 d,发酵培养基为复合培养基,最适接种量为4%(v/v)。采用FTIR、XRD对BC管的结构性能进行表征,结果发现BC管的结晶度稍低于BC膜,BC管的拉伸性能达到50.25 MPa,与BC膜相当。采用原子力显微镜(AFM)观察BC管的微观形貌,发现BC管是由纤维束高度缠绕而形成,与BC膜相比,BC管的纤维束大小相差较大,这也可能是造成BC管在结晶度和拉伸性能上稍低于BC膜的原因。该研究可为BC管在高附加值的食品包装材料、组织工程支架材料等的应用提供基础数据。     

利用苹果渣发酵生产细菌纤维素工艺及产物性能研究

为提高木醋杆菌(Acetobacter xylinum)发酵苹果渣生产细菌纤维素(Bacterial cellulose,BC)的生产效率,采用单因素及正交实验对纤维素酶水解苹果渣工艺进行优化,同时利用傅里叶红外光谱(FT-IR)和X-射线衍射(XRD)对发酵产物BC的性能和结构进行比较。单因素及响应面实验结果确定苹果渣最优水解工艺:液固比4 m L/g,酶用量16.8 EGU/g,p H5.5,水解温度55℃,水解时间40 h。此条件下,苹果渣水解产生还原糖产率为38.02%。苹果渣水解液发酵产物BC结构性能与基本培养基发酵产物BC基本一致。研究结果表明苹果渣能够作为发酵原料发酵生产BC,且不影响BC性能。     

以柑橘果渣为主要原料生产细菌纤维素的研究

目的:拓宽细菌纤维素(BC)生产的原料来源,明确柑橘渣水对汉逊氏葡糖酸醋杆菌CIs51发酵产BC的影响。方法:以筛选自酸败柑橘果实的汉逊氏葡糖酸醋杆菌CIs51为发酵菌株,以柑橘果渣为主要原料,用扫描电镜观察其微结构,研究果渣预处理工艺、营养源、生长因子等对BC产量及微结构的影响。结果:柑橘果渣与水以1:8(W/V)的比例混合打浆,以150U/mL的果胶酶复配100U/mL纤维素酶,45℃水解2h;过滤后进行酵母前发酵工艺;选择蔗糖为碳源,添加量30g/L,(NH4)2SO4为氮源,添加量3g/L,酵母粉和柠檬酸的添加量分别为5g/L和1g/L。在此优化培养基中CIs51的产量达7.23g/L,明显高于其在HS培养基、柑橘渣水改良HS(CMHS)培养基中的产量(依次为4.02g/L及6.57g/L)。结论:柑橘渣水能够显著提高CIs51的BC产量,所得BC膜呈半透明质地,柔韧性好,具有替代椰子水进行工业化生产的前景。     

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。     

多菌种混合发酵生产细菌纤维素和饮料

在以葡萄糖和酵母粉为主要成分的培养基中,研究了假丝酵母菌(Candida Sp.Y-7)和胚乳杆菌(LactobocillusPlantarum L-1)对木醋杆菌(A.Xylinum X-2)生产细菌纤维素的影响.假丝酵母菌(Candida Sp.Y-7)能促进木醋杆菌(A.Xylinum X-2)生产细菌纤维素,产量提高了39%,而胚乳杆菌(Lactobocillus Plantarum L-1)对木醋杆菌生产纤维素无明显促进作用.以蔗糖和荼水为培养基,利用木醋杆菌(A.Xylinum X-2)、假丝酵母菌(Candida sp.Y-7)和胚乳杆菌(Lactobocillus Plantarum L-1)三株菌的互生作用,生产细菌纤维素及饮料,实现清洁生产和零废水排放.培养3d,当pH3.0时终止发酵,细菌纤维素产量0.5g/L.发酵液经调配制成饮料,保质期大于6个月.发酵液深度及气液表面积对细菌纤维素的产量有影响,发酵液深度以2～4cm为宜.采用间歇反复发酵生产工艺,可将细菌纤维素产量提高至2.0g/L.     

产细菌纤维素菌株中间葡糖醋杆菌的分离与发酵条件优化

从中国传统固态发酵食醋醋醅中分离出5株产细菌纤维素(BC)的菌株,经生理生化特征及16S rDNA序列分析,它们均属于中间葡糖醋杆菌(Gluconacetobacter intermedius),其中编号为1-17的菌株初始产量较高。应用扫描电镜技术(SEM)和傅里叶红外光谱技术(FT-IR)分析了BC结构特征。采用单因素研究了温度、培养时间、碳源、初始pH对BC合成的影响。确定菌株1-17最适温度为35℃,发酵时间为7d,甘油和葡萄糖为最适碳源,最适初始pH为6.0,乳酸根离子和钙离子能够促进BC的合成。通过培养条件优化使得细菌纤维素产量从初始的(3.90±0.08)g/L增加到(7.90±0.19)g/L。     

醋酸菌发酵产细菌纤维素培养基和培养条件的优化

以实验室筛选、保藏的汉逊氏葡糖酸醋杆菌(Gluconacetobacter hansenii)为出发菌株,通过单因素实验结合响应面分析,对其产细菌纤维素(bacterial cellulose,BC)的发酵培养基进行优化,并以优化过后的发酵培养基为基础,通过单因素实验结合正交实验,对培养条件进行优化。实验结果如下:当培养基组成为(g/L):蔗糖10,酵母粉9.36,蛋白胨5,磷酸氢二钠2.86,柠檬酸0.3,pH5.96时,BC膜干重最高,约为4.779 g/L。在此基础上,采用接种量10%、装液量50 mL、培养温度30 ℃、培养时间10 d的培养条件,可以获得干重为8.515 g/L的BC膜干重,比优化前的2.022 g/L提高了300%以上。     

利用大豆糖蜜制备细菌纤维素

选用大豆糖蜜为发酵基质,利用木醋杆菌发酵制备细菌纤维素。研究糖蜜浓度、酵母浸粉添加量、发酵时间、发酵温度、接种量以及初始pH对细菌纤维素合成量、持水性和复水率的影响,结果表明:大豆糖蜜营养丰富,在大豆糖蜜浓度为15%时,在其中添加1.5%酵母浸粉、接种量为6%、初始pH4.5、30℃恒温静止发酵6 d后细菌纤维素合成量为1.17 g/100 m L,持水性为98.16%,复水率为292%,并利用傅里叶红外分析表明产物为细菌纤维素。     

基于PB试验和响应面分析法对谷氨酸棒杆菌CN1021发酵培养基优化

通过Plackett-Burman试验,得出糖蜜、玉米浆和豆饼水解液对谷氨酸产量有显著影响,通过最陡爬坡试验和响应面分析法对发酵培养基组成进行优化,得到谷氨酸棒杆菌(Corynebacterium glutamicum)最适发酵培养基组成为葡萄糖30g/L,玉米浆33.9g/L,豆饼水解液19.9g/L,糖蜜30.6g/L,MnSO40.03g/L,FeSO40.03g/L,MgSO42g/L,K2HPO44.5g/L,生物素(VH)0.3mg/L,硫胺素(VB1)0.3mg/L。通过对模型验证实验,谷氨酸产量实际值为111.33g/L,且较未优化的发酵培养基相比谷氨酸产量提高了22.75%。