利用响应面分析法优化鸟苷发酵培养基

目的利用响应面分析法对鸟苷发酵培养基进行优化,提高鸟苷产量。方法采用响应面分析法对鸟苷发酵培养基的3种主要成分葡萄糖、酵母粉和豆饼水解液进行优化。用Design-Expert软件对实验数据进行多元回归分析,并建立3种因素与鸟苷产量之间的函数关系。用最终优化的配方进行3次验证试验。结果通过岭脊分析,获得培养基中3因素最佳浓度为:葡萄糖12.0%,酵母粉1.4%,豆饼水解液4.0%,发酵液鸟苷最高产量可达28.3g/L。3次验证试验所测得的鸟苷产量分别为28.14、28.32和27.86g/L,平均值为28.10g/L,与预测结果基本一致。结论利用响应面分析法可优化鸟苷发酵培养基,显著提高鸟苷的产量。     

粪肠球菌HX-3-6产γ-氨基丁酸发酵条件的优化

目的优化粪肠球菌HX-3-6产γ-氨基丁酸(γ-Aminobutyric acid,GABA)的发酵条件,提高GABA的产量。方法通过单因素试验和正交试验对产GABA的粪肠球菌HX-3-6发酵条件进行优化,采用Plackett-Burman(PB)试验设计法筛选产GABA的培养基主要影响因素,应用Box-Behnken设计及响应面分析对影响发酵产GABA的主要培养基因素进行优化;用最终优化的配方进行3次验证试验。结果最佳发酵条件为底物浓度30 g/L,起始pH 5.5,发酵时间72 h,温度35℃;PB法筛选出了培养基中有显著效应的4个因素为MnSO4﹒H2O、NaCl、柠檬酸三胺和葡萄糖,经Box-Behnken设计及响应面分析,确定该4个主要影响因素的最佳浓度分别为0.100 785、0.224 459、0.215 355及12.335 95 g/L。3次验证GABA的产量平均可达16.027 g/L,比优化前(11.006 g/L)提高了45.62%。结论优化的粪肠球菌HX-3-6发酵条件和培养基可显著提高GABA产量,为其工业化生产奠定了基础。     

四株酵母乙醇发酵的初步研究

比较了休哈塔假丝酵母NLP21、树干毕赤酵母NLP22、NLP23和NLP31,在30 g/L的木糖和混合糖(葡萄糖15 g/L+木糖15 g/L)发酵培养基上以及在培养基中氮源浓度降低到原来1/2和1/10时的发酵性能。结果表明,在30 g/L木糖发酵培养基上,NLP23和NLP31产乙醇质量浓度最高,分别为(11.14±0.13)和(11.15±0.08) g/L。在15 g/L葡萄糖+15 g/L木糖混合糖发酵培养基上,NLP31产乙醇质量浓度最高,为(10.91±0.12) g/L。当发酵培养基中氮源浓度降低到原来的1/2时,NLP23和NLP31产乙醇能力相当,但后者产木糖醇的量增大;当氮源质量浓度降低到原来的1/10时,NLP23和NLP31产乙醇能力随着发酵轮数的增加,逐渐下降,氮源浓度低,降低了乙醇的产量。     

基于响应面法的纳他霉素生产菌株发酵培养基优化

为提高纳他霉素的发酵产量,采用单因素实验和响应面分析法(RSM)对纳他霉素(Streptomyces natalensis HW-2)生产纳他霉素的发酵培养基进行优化。通过单因素实验筛选出最佳碳源为葡萄糖,氮源为酵母浸出粉和牛肉膏,最佳氧载体为大豆油;利用Design-Expert 8.0.6软件对以上因素进行优化,得到培养基组成为:葡萄糖45 g/L,酵母浸出粉4 g/L,牛肉膏9 g/L,大豆油37 m L/L。在该条件下,纳他霉素产量达到2 210 mg/L。     

实验设计法优化核酸酶P1的发酵培养基

采用实验设计法研究了碳源、氮源和磷源等因素对桔青霉(Penicillium citrinum)M02发酵产核酸酶P1的影响. 实验结果表明，含有玉米浆的复合氮源可以明显地提高核酸酶P1的产量. 同时通过两轮实验建立了一个可以较好预测实际发酵的二次模型，并依据此模型优化了碳源、氮源以及磷源的组成，优化后的产核酸酶P1的发酵培养基组成为(g/L)：葡萄糖38.73，蛋白胨1.91，玉米浆1.84, KH2PO4 0.6, K2HPO4×3H2O 0.6, MgSO4 0.4, CaCl2 0.4, ZnSO4×7H2O 0.4. 用此培养基进行发酵，实际产酶水平为648.3 U/ml，与优化前的380 U/ml相比提高了约70%. 此外，还初步探讨了玉米浆促进P1酶发酵的机理，这是因为玉米浆与蛋白胨相比含有了较多有利于P1酶发酵的氨基酸，如甘氨酸、丙氨酸以及丝氨酸等.     

重组免疫毒素IL-6_(T23)-PE38KDEL在大肠杆菌中自诱导表达条件的优化

目的优化重组免疫毒素IL-6(T23)-PE38KDEL在大肠杆菌中的自诱导表达条件,以提高菌体浓度及可溶性目的蛋白的表达量。方法采用摇瓶培养,利用单因素和正交试验对工程菌自诱导的培养条件(接种量、诱导时间、诱导温度、装瓶量)和培养基组分(有机氮源、无机氮源、碳源、有机酸)进行优化,检测菌体浓度、可溶性目的蛋白的表达量及质粒稳定性。结果确定最适自诱导培养条件为装瓶量20 ml/250 ml、接种量2%,28℃诱导25 h;最适自诱导培养基组分为:蛋白胨2%、酵母浸粉0.5%、Na2HPO425 mmol/L、KH2PO425 mmol/L、硫酸铵25 mmol/L、葡萄糖0.05%、甘露醇1%、乳糖0.6%、苹果酸钠20 mmol/L、MgSO40.5 mmol/L。此时可溶性目的蛋白的表达量和菌体浓度分别为LB培养基(IPTG诱导)的1.76和2.12倍,质粒稳定性由87%提高至98%。结论优化了重组免疫毒素IL-6(T23)-PE38KDEL在大肠杆菌中的自诱导表达条件,为其工业化生产奠定了基础,也为自诱导在其他重组蛋白药物生产中的应用提供了参考。     

响应面分析法优化蛹虫草液体发酵培养基

目的运用响应面分析法对蛹虫草液体发酵培养基进行优化,以提高蛹虫草发酵液中抗肿瘤活性物质的含量。方法以对肝癌细胞抑制率为指标,首先进行单因素试验优选出培养基中最佳氮源及其浓度以及葡萄糖和磷酸二氢钾(KH_2PO_4)最佳浓度;再采用响应面分析法确定关键因素之间的配比。结果蛹虫草最佳液体发酵培养基为:葡萄糖浓度20.22 g/L,蛋白胨浓度17.57 g/L,KH2_PO_4浓度0.92 g/L,硫酸镁浓度0.5g/L,在该条件下,肝癌细胞抑制率为70.121%,与模型预测值(70.938%)相接近。结论运用响应面分析法对蛹虫草液体发酵培养基进行了优化,从根本上提高了各活性物质的产量,对后续蛹虫草抗癌活性的研究具有重要意义。     

利用甘蔗糖蜜与乳清粉厌氧发酵制备丁二酸

考察了甘蔗糖蜜替代昂贵葡萄糖作为碳源、乳清粉替代大部分酵母粉作为氮源时,对Actinobacillus succinogenes NJ113发酵制备丁二酸的影响。血清瓶厌氧发酵结果证明：对照组（葡萄糖40 g/L）的丁二酸产量仅为26.04 g/L,而以糖蜜为碳源（以总还原糖计算为40 g/L）时,丁二酸产量达到28.27 g/L,比对照组提高了8.57%。在此基础上,以糖蜜为碳源、不同比例的乳清粉和酵母粉为混合氮源发酵制备丁二酸,确定了糖蜜、乳清粉和酵母粉混合使用的最佳浓度分别为40 g/L、8 g/L和2 g/L。此外,在3 L发酵罐体系中添加40 g/L糖蜜、8 g/L乳清粉、2 g/L酵母粉进行发酵试验,实验结果证明：丁二酸终产量达到32.54 g/L,收率达到81.13%。     

产L-乳酸的鼠李糖乳杆菌发酵培养基的优化

采用Plackett-Burman试验设计优化了鼠李糖乳杆菌产L-乳酸的发酵培养基,筛选出对L-乳酸产量有显著性影响的因素,即葡萄糖、柠檬酸氢二铵、乙酸钠、酵母膏,对这四个显著性因素,用中心组合试验优化得到最佳发酵培养基。结果表明:当培养基组成为:葡萄糖138.8 g/L、柠檬酸氢二铵2.19 g/L、乙酸钠6 g/L、酵母膏为7.56 g/L、蛋白胨0.50 g/L时,L-乳酸的产量为104.40 g/L。     

碳氮源及pH调控对假肠膜明串珠菌产甘露醇的影响

为了降低生物法制备甘露醇的成本,以假肠膜明串珠菌Leuconostoc pseudomesenteroides G123为研究对象,对培养基中的氮源、葡萄糖与果糖比例和pH调控过程进行了优化,提高了果糖转化率和甘露醇产量。5L发酵罐中结果显示:采用2g/L的酵母粉作为单一氮源,葡萄糖和果糖的比例为0.35:1,初始pH值7.5,发酵过程中保持pH值不低于4.5,甘露醇产量可达57.24g/L,甘露醇对果糖的转化率为83.2%。该过程副产D-乳酸20.32g/L,其光学纯度达99.9%,具有回收价值,甘露醇与D-乳酸对糖总转化率为89.38%,有助于降低生物法制备甘露醇的成本。     

日本血吸虫核酸疫苗质粒适宜宿主菌的筛选及其发酵条件的优化

目的筛选二价日本血吸虫核酸疫苗质粒的适宜宿主菌,并对其发酵条件进行优化。方法通过综合考察细胞干重、质粒DNA产量及工程菌传代的质粒稳定性等参数,确定适宜宿主菌及其相适应的发酵培养基碳源、氮源和磷酸盐类型;进一步通过中心组合设计响应面试验,优化发酵培养基,并对优化的发酵培养基进行实验验证。结果确定适宜宿主菌为E.coliDH5α,优化的发酵培养基(m/v)为:NaCl1.0%,Yeast Extract1.0%,磷酸盐0.3%[其中m(K2HPO4)∶m(KH2PO4)=1∶4],甘油1.68%,牛肉汁2.28%,豆饼汁4.21%。在此发酵条件下,菌体干重由原来的1.57mg/ml增长至5.68mg/ml,质粒DNA产量由原来的3.94μg/ml增长至36.52μg/ml。结论已筛选出日本血吸虫核酸疫苗质粒适宜宿主菌,并优化了其发酵条件,明显提高了质粒DNA产量,具有大规模发酵生产应用价值。     

黑根霉RN-M246催化甾体的11α-羟基化培养基研究

应用微生物转化法,以黑根霉RN-M246催化底物雄甾-4-烯-3,17-二酮的11α-羟基化反应,考察了发酵培养基对转化的影响,分别从碳源、速效有机氮源、迟效氮源、无机氮源及pH值5个方面优化了发酵培养基。确定优化的发酵培养基（g·L-1）为：葡萄糖30、蛋白胨20、冷榨豆粉10、柠檬酸三铵1、磷酸氢二钾5、pH值5.0,在优化条件下,可提高转化率约13%,最终转化率达48.4%。     

兽疫链球菌NW-162发酵生产透明质酸的研究

在摇瓶中进行了兽疫链球菌诱变株NW-162发酵生产透明质酸的工艺研究,通过正交实验优化了最佳培养基组成,并考察了发酵过程中发酵温度、培养时间、pH值、装料系数等条件对该菌株发酵生产透明质酸的影响。实验表明:碳源及氮源对发酵过程影响最显著,优化所得最佳培养基组成为:葡萄糖40 g/L,复合氮源20 g/L,MgSO42g/L,钠盐3 g/L;在36℃、pH值7.0、装料系数为0.4的工艺条件下,发酵至27—30 h时达到最优发酵效果,收率可达0.464 g/L,比优化前提高2倍。     

含抗菌肽CC31毕赤酵母工程菌培养基及其培养条件的优化

目的筛选毕赤酵母工程菌培养基的主要组分,优化工程菌培养条件。方法采用毕赤酵母工程菌CC31发酵培养抗菌肽CC31,选取基础盐培养基(basic salt medium,BSM)为初始培养基,利用单因素试验、正交试验设计对培养基的碳源、氮源、酵母营养物进行筛选;选取最适培养基对菌种接种量、培养基初始pH值、培养温度进行培养条件优化。结果经鉴定,抗菌肽CC31相对分子质量为13 620;初始BSM培养基添加组分中碳源为3%甘油和3%葡萄糖,酵母营养物为1%酵母浸出物,氮源为1. 5%硫酸铵;在10%接种量、培养基初始pH值为6,培养温度为30℃的培养条件下,获得的抗菌肽CC31蛋白浓度可达82 mg/L。结论优化了毕赤酵母工程菌培养基组分及培养条件,获得高表达量的重组蛋白,为工业化高密度发酵提供了实验依据。     

Aqueous Two-Phase Extraction of Lactic Acid: Optimization by Response Surface Methodology

In this study a suitable alcohol/salt aqueous two-phase (ATP) system was selected for the recovery of lactic acid from an aqueous solution. From the different ATP systems studied, the ethanol/dipotassium hydrogen phosphate ATP system appeared to be favorable. To examine the potential of this ATP system, the extraction yield of lactic acid in aqueous solutions was optimized with the response surface methodology. The parameters studied were concentrations of ethanol (22.00–38.80%, w/w), dipotassium hydrogen phosphate (15.00–31.80%, w/w) and lactic acid (26.36–93.64 g/L). The optimum conditions were found to be 30.23% w/w ethanol, 18.40% w/w dipotassium hydrogen phosphate, and 80 g/L lactic acid. Under these conditions, a favorable extraction yield of lactic acid was obtained. The maximum partition coefficient of lactic acid and extraction yield was determined as 2.26 and 87%, respectively. The optimum extraction conditions were then used to guide the recovery of lactic acid from a real fermentation broth. As a result, the partition coefficient and extraction yield of lactic acid reached 2.06–80%, respectively.     

重组人aFGF工程菌发酵条件的优化

目的优化重组人酸性成纤维细胞生长因子(rhaFGF)工程菌的发酵条件。方法采用分批补料方式,在菌体快速生长阶段,通过变速流加碳源和氮源,控制流加比例,调节pH值和溶解氧(DO)含量,实现工程菌的高密度发酵及目的蛋白的高效表达。结果当碳源与氮源流加比例为3:1时,菌体湿重可达145g/L,干重达36g/L,目的蛋白表达量达28.9%;DO控制在20%时,全菌体和裂解液中目的蛋白的表达量均最高,分别可达29.11%和44.28%。结论已初步优化了rhaFGF工程菌的发酵条件。     

鼠李糖脂产生菌的筛选及其发酵条件的优化

采用富集培养,蓝色凝胶平板法,排油圈法分离筛选到1株产生物表面活性剂的菌株铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa）LJ-3,并通过单因素试验和L9（43）正交试验对该菌株产表面活性剂的影响因素和发酵条件进行了优化,结果表明：菌株LJ-3产鼠李糖脂的条件为：餐厨废弃油脂50 g/L,硝酸钠3.0 g/L,磷酸二氢钾0.437 550 g/L,磷酸氢二钾0.562 550 g/L,硫酸镁1.550 g/L,硫酸锰0.06 g/L,硫酸亚铁0.025 0 g/L,酵母膏15 g/L,接种量75 mL/L,pH值为7,于37℃,150 r/min条件下,恒温振荡培养72 h,通过排油圈法测得的直径为6.8 cm,表面张力降低到29 mN/m。     

重组Echistatin融合基因工程菌高密度发酵工艺优化

目的优化大肠杆菌表达重组蛇毒锯鳞蝰素(Echistatin,Ecs)融合基因工程菌的发酵工艺。方法在15L发酵罐内,研究培养基、培养条件和诱导时间对工程菌生长和目的蛋白表达的影响,并考察工程菌中重组质粒的遗传稳定性。结果工程菌在pH7·4的2×YT培养基中诱导4h,菌体湿重可达75g/L,目的蛋白表达量约占总蛋白的35%,所构建的重组质粒在BL21宿主菌中传代稳定。结论优化了Ecs融合基因工程菌的发酵和表达条件,为规模化生产奠定了基础。