响应面法优化重组枯草芽孢杆菌生产纤维素酶EGA的研究

通过响应面优化法(response surface methodology,RSM)对分泌表达纤维素酶EGA重组枯草芽孢杆菌的发酵条件进行优化。利用Plackett-Burman实验设计对淀粉、酵母粉、蛋白胨等8个因素对枯草芽孢杆菌产纤维素酶EGA的显著影响与否进行评估分析,筛选得到淀粉、酵母粉和MgSO4·7H2O为3个显著影响的因素,再利用Box-Behnken实验设计对这3个因素进行进一步优化,确定最佳培养基的配比为淀粉21g/L,酵母粉11.26g/L,蛋白胨25g/L,MgSO4·7H2O 1.52g/L,KH2PO40.395g/L,NaCl 3.25g/L,CaCl20.1g/L,FeSO4·7H2O 0.005g/L。在最优条件下,利用小型发酵罐对重组菌进行扩大培养,其最高酶活力达到1 264U/L。     

响应面法优化重组枯草芽孢杆菌生产纤维素酶EGA的研究

通过响应面优化法（response surface methodology,RSM）对分泌表达纤维素酶EGA重组枯草芽孢杆菌的发酵条件进行优化。利用Plackett-Burman实验设计对淀粉、酵母粉、蛋白胨等8个因素对枯草芽孢杆菌产纤维素酶EGA的显著影响与否进行评估分析,筛选得到淀粉、酵母粉和MgSO4·7H2O为3个显著影响的因素,再利用Box-Behnken实验设计对这3个因素进行进一步优化,确定最佳培养基的配比为淀粉21g/L,酵母粉11.26g/L,蛋白胨25g/L,MgSO4·7H2O 1.52g/L,KH2PO40.395g/L,NaCl 3.25g/L,CaCl20.1g/L,FeSO4·7H2O 0.005g/L。在最优条件下,利用小型发酵罐对重组菌进行扩大培养,其最高酶活力达到1 264U/L。     

Fenton试剂处理柠檬酸废水的实验研究

芬顿试剂(Fenton’s reagent)是一种强氧化剂,常用于废水的净化处理。利用Fenton试剂处理柠檬酸废水,考察了H2O2投加量、FeSO4投加量、反应时间和原水pH对处理效果的影响。结果表明,随着H2O2用量和FeSO4用量的增加,CODCr的去除率增大,最佳H2O2质量浓度为80mg/L,最佳FeSO4质量浓度为0.5 g/L,最佳反应时间为30 min,最佳反应pH为3,pH过大或过小都使去除率下降。     

混凝土自修复菌Bacillus sp.芽孢生产和萌发条件的优化

对一株混凝土自修复菌Bacillus sp. B8芽孢生产条件进行优化,研究芽孢萌发的影响因素.芽孢生产的单因素实验表明,最适接种量为1×10~7m L~(-1);最适碳源和氮源分别为淀粉和酵母粉,相应的最适质量浓度分别为0. 5 g/L和2 g/L;一定质量浓度的Mg~(2+)(0. 24 g/L)和Mn~(2+)(4. 8 mg/L)有利于芽孢生成.在单因素实验的基础上利用正交实验对各影响因子进行了优化,结果表明,接种量和酵母粉浓度是影响芽孢产量的显著因子,在接种量、淀粉、酵母粉、Mg~(2+)和Mn~(2+)浓度分别为1×10~7m L~(-1)、5、5、0. 48和4. 8×10~(-3)g/L时,芽孢产量达到1. 54×10~9m L~(-1),比优化前提高150倍.此外,芽孢萌发实验表明,芽孢萌发时间约为4 h;最适萌发剂为肌苷,最适质量浓度为2 g/L,最适pH值为10;金属离子Na~+能促进芽孢萌发,但Ca~(2+)对芽孢的萌发有严重的抑制作用.在实验中首次发现一定质量浓度的Na~+能消除Ca~(2+)的抑制作用,最适质量浓度为24 g/L.     

新型抗真菌代谢产物发酵条件的响应面优化

从浙江东海土壤中筛选获得1株菌株(ZS09-33)能产生抑制白色念珠菌的代谢产物,经16S rRNA序列测定和Genbank数据库搜索,确定其属于Bacillus amyloliquefaciens. Plackett Burman实验发现,影响抗真菌效价的主要因素为：黄豆饼粉、可溶性淀粉以及(NH4)2SO4.最陡爬坡实验和Box-Behnken实验得到响应面（RSM）优化的最佳培养基质量浓度为：黄豆饼粉2.72 g/L,可溶性淀粉 26.67 g/L,(NH4)2SO4 3.95 g/L,K2HPO4 1.8 g/L,NaCl 2 g/L,MgSO4 0.5 g/L,CaCO3 0.72 g/L,CuSO4 0.02 g/L,FeSO4 0.02 g/L,MnSO4 0.02 g/L,初始pH 6.5.在此条件下发酵液抗真菌效价达16 806.48 U/mL,与模型值相符.与单因素优化结果相比,效价提高了239%.产物经ESI/MS、¹H-NMR及¹³C-NMR确定为相对分子质量为402的大环内脂类物质.     

交替假单胞杆菌RS-2培养基优化

用响应面法对交替假单胞杆菌RS-2(pseudoalteromonas paragorgicola)的液体培养基进行优化.首先,采用了Plackett-Burman实验设计研究,确定了对菌体浓度主要影响组分蛋白胨、酵母粉、NaCl.第二步,通过最陡爬坡实验逼近以上三种因素最优水平,最后用响应面设计法对培养基进行了优化,实验结果表明培养基最佳组分为蛋白胨0.6698g/100 mL,酵母粉0.3296g/100 mL,NaCl24.38g/L,Fe2(PO4)3 0.01g/L,MgSO4·7H2O 6.92g/L,MgCl2·6 H2O5.51g/L,CaCl2·H2O 1.45g/L,KCl0.67g/L,在此条件下发酵,得到菌体浓度为1.067×109 cfu/mL.而原始2116E培养基达到8.7×108 cfu/mL,优化后提高1.22倍.     

玉米黄素二葡萄糖苷的发酵条件优化

为优化噬夏孢欧文氏菌合成玉米黄素二葡萄糖苷的最佳发酵条件,通过单因素实验,分析了碳源、氮源、培养基初始pH值、培养温度以及培养时间对噬夏孢欧文氏菌的生长和玉米黄素二葡萄糖苷产量的影响,同时,为确定最佳培养条件又进行了正交实验及结果分析。实验结果表明,所确定的噬夏孢欧文氏菌发酵生产玉米黄素二葡萄糖苷的最佳培养条件为:葡萄糖质量浓度为25g/L,酵母粉质量浓度为20g/L,初始pH值6.0,培养温度为30℃。同时,按此优化条件培养噬夏孢欧文氏菌培养发酵48h,得到玉米黄素二葡萄糖苷的产量比优化前提高了163%。该研究为玉米黄素二葡萄糖苷的工业化生产奠定了基础。     

UV/Fenton法降解四环素废水的试验研究

分析了FeSO4和H2O2的初始浓度及溶液pH值对UV/Fenton法降解四环素废水的影响.结果表明四环素的初始浓度为25,mg/L时,降解四环素的最佳工况:FeSO4的初始浓度为0.05mmol/L,H2O2的初始浓度为10,mmol/L,pH值为2.5,在反应时间为60,min时,对四环素的去除率可达93.14%.另外,对自然光、太阳光、紫外光三种不同光照条件进行了对比试验,得出紫外光辐照下的四环素去除率最高,太阳光次之,自然光最小.     

培养条件对Coriolus Versicolor菌分泌漆酶的影响

采用云芝菌(coriolus versicolor)摇瓶发酵生产漆酶,对主要的影响因素进行了优化.讨论了碳源、氮源、铜离子浓度、诱导剂、表面活性剂等各种因素对杂色云芝菌分泌漆酶能力的影响,获得了优化的培养基组成:土豆汁20%,葡萄糖20 g/L,蛋白胨4 g/L,CuSO4 0.5 mmol/L,KH2PO4 3 g/L,MgSO4 1.5 g/L,ZnSO4 50 mg/L,MnSO4 50 mg/L.结果表明,表面活性剂Tween-80的加入能显著提高漆酶的分泌,最佳诱导剂为ABTS.在最优条件下发酵13 d,漆酶活力可高达92.2 U/mL.     

嗜酸乳杆菌产细菌素培养条件的优化

为了提高嗜酸乳杆菌产细菌素的产量,通过单因素和正交试验优化了嗜酸乳杆菌产细菌素的培养条件。采用琼脂扩散法测定含有细菌素的发酵上清液对大肠杆菌的抑菌活性,根据抑菌圈的大小,确定最适培养基成分和发酵条件。试验结果表明,嗜酸乳杆菌产细菌素最佳培养基组分为:蛋白胨10g/L,牛肉膏12.5g/L,酵母膏5g/L,葡萄糖15g/L,柠檬酸氢三铵2g/L,无水乙酸钠5g/L,碳酸钙1g/L,K2HPO4·3H2O 2.62g/L,MgSO4·7H2O 0.58g/L,MnSO4·H2O 0.25g/L,Tween-80 3mL/L。最佳发酵条件为初始pH 6.3、37℃、接种量3%、培养时间22h。此条件下,抑菌圈直径可达22.4mm。     

响应面法优化海洋枯草芽孢杆菌HS-A38增殖发酵培养基

在摇瓶培养条件下,优化提高海洋枯草芽孢杆菌菌体浓度的发酵培养基组分。采用Plackett-Burman法确定了影响菌体浓度的显著性因子,即葡萄糖和ZnSO4;通过最陡爬坡实验逼近这两个重要因子的最大响应稳定区域,采用中心组合实验确定显著性因子的最佳水平,并用Design expert 7.13软件进行回归分析。优化后培养基的组成为:葡萄糖8.49g/L,豆粕粉12.0g/L,尿素0.625g/L,酵母膏4.0g/L,K2HPO44.0g/L,ZnSO40.053g/L。优化后的活菌浓度达到1.64×109 cfu/mL,与优化前菌体浓度(7.22×108 cfu/mL)相比,提高了1倍多。通过统计优化培养基组分可有效提高海洋枯草芽孢杆菌HS-A38的发酵液菌体浓度。     

鼠李糖乳杆菌L7-13增菌培养基的优化

对分离到的鼠李糖乳杆菌L7-13进行增菌培养研究：采用单因素实验和正交试验的方法,通过对其吸光度和活菌数的测定来优化鼠李糖乳杆菌L7-13的培养基.结果表明：葡萄糖65 g/L、酵母粉15 g/L、牛肉粉28 g/L、大豆蛋白胨30 g/L、KH2PO43 g/L、无水乙酸钠3 g/L、柠檬酸铵2 g/L、Tween80 1.5 mL/L、MgSO4.7H2O 1.0 g/L、MnSO4.4H2O 0.5 g/L,培养28 h,所得鼠李糖乳杆菌L7-13的最大菌体密度约1010cfu/mL.此增殖优化培养基适于鼠李糖乳杆菌L7-13的生长繁殖.     

响应面法优化酿酒酵母高产谷胱甘肽的发酵条件

利用响应面法对酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)YZM14高产谷胱甘肽(GSH)的发酵条件进行优化。Plackett-Burman试验设计法筛选出葡萄糖质量分数、酵母膏质量分数和初始pH对GSH产量的影响最为显著。在此基础上通过最陡爬坡试验逼近最大响应值区域,并采用Box-Behnken试验设计和响应面分析确定了最优的高产谷胱甘肽发酵条件:葡萄糖质量分数为2.54%,酵母膏质量分数为1.03%,(NH4)2SO4质量分数为0.5%,MgSO4.7H2O质量分数为0.1%,KH2PO4质量分数为0.1%,初始pH为5.88,装液量为50mL于250mL三角瓶,发酵温度为28℃,发酵时间36h。在此条件下,GSH产量为125.42mg/L,比无机发酵培养基提高了75.37%。     

酪酸梭状芽孢杆菌发酵培养基的优化

验证了高层半固体琼脂试管法比固体琼脂平板法更具有良好的厌氧性能,能准确地对酪酸梭状芽孢杆菌进行活菌计数．通过对发酵培养基中不同碳源、氮源、生长因子进行单因素研究,L9（3^3）正交实验进一步优化得到最佳培养基组成为（g／L）：胰蛋白胨10,葡萄糖8,酵母膏4．用此培养基在37℃培养24h,活菌数可达4．1×10^8mL^-1．培养基中添加K2HPO45g／L、MgSO4-7H2O0．2g／L、MnSO4·H2O0．2g／L、CaCO31g／L培养32h时,酪酸梭状芽孢杆菌芽孢转化率可达95％．     

微生物发酵法合成高分子聚合物γ-PGA的研究

以一株γ-聚谷氨酸高产菌枯草芽孢杆菌B-115为实验菌株,分别考察碳源、氮源种类及浓度、前体物添加量、生长因子和发酵条件对γ-聚谷氨酸产率的影响.优化结果显示：碳源是6.5%的玉米糖化液,氮源是0.4%的普通蛋白胨,前体物谷氨酸钠的添加量为4%,生长因子种类及添加量分别为0.15%硫酸镁、0.006%硫酸锰、0.8%磷酸二氢钾、1.0%氯化钠、0.03%氯化钙;发酵条件为初始pH值6.5,接种量2%,装液量50 mL/250 mL1,50 r/min3,7℃培养84 h;γ-聚谷氨酸的产率可从57.85 g/L提高到68.30 g/L.     

利用餐厨垃圾酒糟离心液制取糖化酶

为了缓解酒糟离心液对环境的污染,达到废物资源化的目的,以餐厨垃圾酒糟离心液和麸皮为基础培养基,经黑曲霉发酵制取糖化酶.采用Plackett-Burman试验优化产糖化酶培养基,并对比自制糖化酶和工业酶制剂应用于餐厨垃圾乙醇发酵的能力.结果表明硫酸铵、氯化铵、酵母粉、豆饼、玉米粉、硫酸镁、磷酸氢二钾、氯化钙等8个因素中氯化钙为影响发酵的显著性因素.当氯化钙添加量为0.2%时,所产糖化酶的酶活最高,达3404.44 U/ml.自制糖化酶与工业酶制剂应用于餐厨垃圾酒精发酵时的酒精产量仅差6%.表明自制糖化酶可替代工业糖化酶运用于餐厨垃圾酒精发酵工艺中,这不仅可降低糖化酶的生产成本和餐厨垃圾酒精发酵成本,同时也可减少酒糟离心液对环境的污染.     

产气气杆菌产普鲁兰酶发酵培养基的优化

对一株产气气杆菌产普鲁兰酶的发酵培养基进行了优化,确定了该菌株的最适发酵培养基配方为（g／L）：玉米淀粉15,豆饼粉10,CH3COONH48,K2HPO4·3H2O0．5,MgSO4·7H2O0．5,KCl0．5,FeSO4·7H2O0．05．采用该培养基在5L发酵罐水平发酵55h,普鲁兰酶活力达到54．64U／mL．研究了不同铵盐形式对该菌株产普鲁兰酶的影响,结果发现：以CH3COONH4为无机氮源,该菌株产普鲁兰酶活力高,且该酶绝大部分能分泌至胞外而以NH4CI,NH4NO3及（NH4）2SO4为无机氮源,该菌产普鲁兰酶活力较低,且为胞内酶．     

一株产ε-聚赖氨酸菌株的鉴定和发酵优化

对一株命名为st10新产ε-聚赖氨酸菌株（ε-Polylysine ）进行测序,产物鉴定,及用响应面法确定了该菌株的最优摇瓶发酵配方。对st10菌株的16s rRNA比对确定该菌株属于白色链霉菌属,通过特异颜色反应、透明圈现象、薄层层析及电泳方法证明了产物为ε-聚赖氨酸,其分子量在5 000 Da以下。单因素实验发现,适合菌株发酵的碳源和氮源分别为甘油,酵母粉和硫酸铵,其中硫酸铵利于降低发酵液pH和酵母粉促进菌量大量繁殖,均有利于ε-聚赖氨酸的分泌。响应面实验结果表明:最适ε-聚赖氨酸分泌的配方为酵母粉4.05 g/L,硫酸铵7.63 g/L,甘油53.26 g/L,实际产量为0.724 g/L。该成果对ε-聚赖氨酸表达制备,发酵罐发酵及菌株改造等后续研究奠定了基础。     

搅拌桨对菊芋联合生物加工发酵生产燃料乙醇的影响

利用马克斯克鲁维酵母,通过联合生物加工(CBP)技术发酵菊芋生料生成乙醇.在相同的发酵工艺条件下,分别考察四种搅拌桨对乙醇发酵的影响,包括发酵液的混合情况及乙醇浓度、醪液的黏度等参数的变化.结果表明:三叶推进式搅拌桨能够明显提高乙醇产量,并减少发酵液静止区的体积,拆除挡板更适合高浓度菊芋生料的发酵.发酵初始干粉浓度为201 g/L,补料后菊芋干粉终浓度达到273 g/L时,48 h乙醇浓度达到78.11 g/L,乙醇对糖的得率为0.440 7,为理论值的86.25%.此工艺为菊芋乙醇工业化的生产提供了有利条件.