科技专项课题(No.2001BA501A19)0食品与发酵

养基进行了优化。用Plackett-Burman方法对影响发酵各因素的效应进行评价,筛选出有显著效应的3个因素:硫酸铵、葡萄糖和烟酸;通过中心组合实验及响应面分析优化了这3个主要因素。采用优化后的条件进行摇瓶发酵,丙酮酸产量为42.4 g/L。进行5L自控发酵罐发酵,丙酮酸产量为44.8g/L,比优化前提高了16.2%。Application of Response Surface Methodology in Medium Optimization for Pyruvic Acid ProductionZhang Jian Gao Nianfa(Tianjin Key Lab of Industrial Microbiology,College of Biotechnology,Tianjin University of Science and Technology,Tianjin 300222,China)The fermentation medium of(Torulopsis glabrata) TP19 producing     

响应面法优化丙酮酸发酵培养基

采用响应面法(RSM)对丙酮酸发酵培养基成分葡萄糖、硫酸铵、蛋白胨进行优化,采用多元二次回归方程拟合3种因素与丙酮酸含量间的函数关系,并得到了最佳条件。在优化培养条件下,发酵液中丙酮酸的浓度由35.4g/L提高到41.57g/L,在5L罐的最佳浓度下丙酮酸产量71.23g/L比原产量65.76g/L提高8.3%。     

响应曲面优化柠檬酸淀粉清料发酵培养基

运用响应面法对淀粉清料发酵生产柠檬酸的培养基进行了优化。根据单因素实验结果,利用Plackett-Burman设计对相关因素进行评估并筛选出具有显著效应的3个因素:玉米浆、尿素、p H。用最陡爬坡实验逼近以上3个因子的最大响应区域后,采用Box-Behnken设计以及响应面分析法,确定其最佳培养基:玉米浆5.15g/L、尿素1.83g/L、初始p H=4.15、磷酸氢二钾0.4g/L、硫酸镁0.2g/L。在优化培养基条件下,淀粉清料发酵柠檬酸产量为147.52g/L,比优化前提高了约12.19%,与玉米粉带渣发酵相比,柠檬酸平均产量和转化率都提高了约10%,发酵残糖降低了约88%。     

枯草芽孢杆菌BSD-2产抗菌肽发酵培养基的优化

为了提高枯草芽孢杆菌BSD-2抗菌肽的产量,应用响应面法对发酵培养基进行优化。采用Plackett-Burman设计对培养基中相关影响因素的效应进行评价,筛选出3个重要因素依次为蛋白胨、淀粉和豆饼粉;然后进行最陡爬坡试验逼近最佳响应面区域;最后通过Box-Behnken设计及响应面分析法确定最佳培养基配方为：蛋白胨14.29g/L、淀粉14.07g/L、豆饼粉6.49g/L、CaCO3 2.0g/L、MgSO4 1.0g/L。拟合实验模型结果显示,发酵液抗菌肽的产量增加为原来的1.77倍。     

响应面法优化γ-聚谷氨酸发酵培养基的研究

采用响应面法对γ-聚谷氨酸发酵培养基成分进行优化.首先用Plackett-Burman(PB)设计对培养基中相关影响因素的效应进行评价,筛选出3个有显著影响效应的因素,分别为蛋白胨、谷氨酸及硫酸锰.然后进行最陡爬坡实验逼近最佳响应面区域,最后通过Box-Behnken设计及响应面分析确定了主要影响因素的最佳浓度.在优化的培养基中,γ-聚谷氨酸的产量达到28.91 g/L,比优化前的12.5 g/L提高了2.31倍.     

响应面法优化寇氏隐甲藻突变株的发酵培养基

对寇氏隐甲藻突变株产DHA的发酵培养基进行响应面优化。首先用Plackett-Burman试验筛选出影响显著的3个因素,再利用最陡爬坡试验和响应面试验对培养基进行优化并建立二次多元回归模型,最后用优化后的发酵培养基在50 L发酵罐上进行放大试验。结果表明在最佳培养基葡萄糖121.41 g/L,谷氨酸钠11.54 g/L,硫酸镁7.25 g/L时,DHA的产量为5.65 g/L发酵液,比优化前提高了10.35%。在50 L发酵罐上发酵培养,DHA产量为9.50 g/L发酵液,为摇瓶培养时的1.68倍。     

响应面法优化甲烷氧化菌3011高产甲烷氧化菌素的研究

利用响应面方法对甲烷氧化菌3011发酵产甲烷氧化菌素(Mb)条件进行了优化。以Mb产量为考察指标,利用Plackett-Burman设计对影响产量的7个因素进行评价,筛选出具有显著效应的3个因素,这三个因素分别为甲醇流加量、铜离子浓度和p H。利用Box-Behnken实验设计对显著因素进行优化,得到产Mb的最优发酵培养条件为甲醇流加量54.1μmol/min,p H6.39,铜17.03μmol/L,温度30℃,接种量5×10~6CFU/m L,通氧量30 L/h,搅拌转速400 r/min,此条件下Mb产量为3300.2μg/m L。由此可得响应面优化得到的生产工艺是提高Mb产量的可行方法。     

响应面法优化隐甲藻LS1057产二十二碳六烯酸发酵条件

为了提高一株隐甲藻藻株LS1057的二十二碳六烯酸产量,对发酵培养基进行了优化。采用Plackett-Burman实验设计法考察发酵培养基中各组分对二十二碳六烯酸产量的影响,结果表明:葡萄糖、酵母膏、KH2PO4的浓度对二十二碳六烯酸的产量影响显著。再用最陡爬坡路径逼近最大响应区域,并结合Box-Behnken实验设计和响应面分析法对3个显著因素进行回归分析,得到优化的发酵培养基组成:葡萄糖79.76g/L、酵母膏14.0g/L、KH2PO40.5g/L、海盐20.0g/L、MgSO4·7H2O 5.0g/L、KNO38.0g/L、FeSO4·7H2O 0.2g/L和M液(M液:V B10.6g/L,V B120.1mg/L)1%(V/V)。采用该法优化培养基,经摇瓶发酵实验供试藻株的二十二碳六烯酸产量达到了1.811g/L,较优化前提高了71.33%。利用70L发酵罐的分批补料发酵实验对优化后的结果做了进一步的验证,发酵结束后二十二碳六烯酸终产量为2.112g/L。实验结果表明经响应面法优化得到的发酵培养基利于隐甲藻LS1057发酵生产二十二碳六烯酸。     

响应面法优化微生物油脂发酵条件

利用响应面分析法对健强地霉G9菌株生产微生物油脂的发酵条件进行优化.通过Plackett-Burman设计法,对影响菌株油脂产量的8个因素进行考察,确定温度、KH2 PO4添加量和花生饼粉添加量为对油脂产量有显著影响的3个重要因素.采用响应面法对3个重要因素的最佳水平进行优化,结果表明菌株最佳产油条件为:温度28℃,KH2PO4添加量16 g/L,花生饼粉添加量16 g/L.在此条件下进行摇瓶培养,健强地霉G9菌株油脂产量达10.73 g/L.采用优化的摇瓶实验条件进行5L罐上发酵培养,菌株油脂产量达28.63 g/L,为摇瓶培养时的2.67倍,说明该优化条件也适用于5L发酵罐生产,且健强地霉G9菌株适合放大生产,具有作为工业微生物生产菌种的潜力.     

产高光学纯度L-乳酸菌株HY-38发酵培养基优化

以产L-乳酸光学纯度为99.3%的粪肠球菌（Enterococcus faecium）HY-38作为出发菌株,通过Plackett-Burman试验设计确定影响L-乳酸的产量的主要因素,筛选出3个有显著影响效应的因素,分别为葡萄糖、酵母膏及乙酸钠,最陡爬坡试验逼近影响因素最佳值区域,采用Box-Behnken设计及响应面分析对L-乳酸发酵培养基成分进行优化。结果表明,L-乳酸发酵培养基成分确定为葡萄糖148 g/L、酵母膏12.4 g/L、碳酸钙80 g/L、乙酸钠5.0 g/L、磷酸二氢钾1.0 g/L、硫酸镁1.2 g/L、硫酸锰0.04 g/L,在此条件下,L-乳酸的产量达到134.7g/L,比优化前（108.3 g/L）提高了24.3%。     

突变型黄单胞杆菌产黄原胶条件的优化

该文对从甘蓝腐烂根部的土壤中分离选育的黄单胞杆菌C2发酵产黄原胶的条件进行了优化。通过单因素试验对培养基（碳源、氮源及碳氮源的浓度）和发酵条件（接种量、发酵时间、温度、pH、装液量）进行优化;为提高黄原胶的胶体性能,在培养中添加不同量的游离丙酮酸。结果表明,液态发酵生产黄原胶的最佳碳源、氮源分别为蔗糖55 g/L,鱼粉10 g/L。黄单胞杆菌C2菌株在接种量为4%,pH值为7,于28 ℃、130 r/min条件下发酵60 h时,黄原胶产量达到34 g/kg。添加游离丙酮酸2 g/L时发酵液黏度为16.0 Pa·s,此时胶体性能最好。     

枯草芽孢杆菌ZJS18发酵生产γ-聚谷氨酸培养条件的优化

通过响应面法对枯草芽孢杆菌ZJS18发酵生产γ-聚谷氨酸的培养条件进行优化。首先采用Plackett-Burman试验设计筛选出对γ-聚谷氨酸产量有显著影响的3?个关键因素,即蔗糖、酵母粉和谷氨酸钠;然后通过Box-Behnken试验设计和响应面法对这3?个关键因素的用量进行优化。响应面优化后的3?个关键因素的最佳质量浓度为蔗糖64.40?g/L、酵母粉7.10?g/L和谷氨酸钠57.96?g/L。枯草芽孢杆菌ZJS18发酵生产γ-聚谷氨酸的最佳培养条件为蔗糖用量64.40?g/L、酵母粉用量7.10?g/L、谷氨酸钠用量57.96?g/L,氯化钠用量30?g/L,MgSO4用量0.3?g/L、K2HPO4用量2?g/L,初始pH?7.5,接种量5%,装液量40?mL/250?mL,温度37?℃,摇床转速200?r/min,发酵时间36?h。在上述条件下,γ-聚谷氨酸产量为13.20?g/L。与未优化前相比,产量提高了1.88?倍。     

γ-聚谷氨酸生产菌株的鉴定及发酵培养基优化

目的:鉴定一株高产γ-聚谷氨酸(γ-polyglutamic acid,γ-PGA)的菌株,并优化其发酵培养基。方法:以实验室前期诱变筛选出的菌株N-2出发,通过16s rDNA核酸序列分析,对该菌株进行了鉴定;采用单因素实验、响应面设计对菌株的发酵培养基进行优化,最终确定最佳培养基配方。结果:经过16s rDNA序列分析,菌株N-2被鉴定为Bacillus subtilis。通过Plackett-Burman(PB)试验,筛选出3个显著影响γ-PGA产量的因素:葡萄糖、谷氨酸钠和K₂HPO₄·3H₂O;用最陡爬坡试验逼近最大产量区后,利用box-behnken试验获得响应曲面最优解,确定葡萄糖、谷氨酸钠和K₂HPO₄·3H₂O的最佳浓度分别为42.93、44.85、2.39 g/L。经过54 h发酵γ-PGA终产量为28.51 g/L,比优化前提高了34.48%。结论:响应面法试验次数少、周期短,可以快速优化发酵培养基成分,结果可靠,是提高产量的有效途径。     

L-乳酸发酵培养基中氮源的优化

为减少L-乳酸发酵培养基中的酵母粉用量以降低生产成本,对培养基中的氮源进行了优化。通过单因素试验选择出玉米浆干粉作为与酵母粉进行优化的氮源。从响应面法的分析结果中得出,玉米浆在模型方程的一次和二次项上均比酵母粉显著而两者交互作用不显著,这表明玉米浆部分代替酵母粉是可行的;同时,响应面优化试验确定了两种氮源的最佳配比。当培养基中玉米浆的含量为32.23g/L,酵母粉的含量为3.17g/L时,乳酸的实际最大产量为103.71g/L,乳酸产量有5.3%的少许下降,而酵母粉的用量减少了84%。     

响应面法优化茯苓多糖发酵培养基

以茯苓菌种为研究对象,采用响应面法对其产茯苓粗多糖的发酵培养基组分进行优化。 在单因素优化的基础上,利用Plackett- Burman（PB）试验设计筛选出影响茯苓粗多糖产量的3个显著性因素：葡萄糖、酵母粉、硫酸镁。 利用响应面分析法（RSM）优化,得到 最佳培养基组分为：葡萄糖47.1 g/L、酵母粉20.5 g/L、硫酸镁1.8 g/L、蛋白胨30 g/L、硝酸钠5 g/L、磷酸二氢钾1.0 g/L、VB1 1 g/L、无水氯 化钙0.1 g/L。 在此优化条件下,茯苓粗多糖产量为138 mg/100 mL,是优化前的1.3倍。     

金属离子对低糖酵母发酵活性的影响

该研究考察了3种金属离子对低糖酵母发酵活力的影响。首先,采用响应面设计法对酵母发酵培养基进行了优化。通过Plackett-Burman设计试验筛选出3个主要因素：镁离子（Mg2+）、锌离子（Zn2+）、锰离子（Mn2+）。在这个基础上应用最陡爬坡路径法逼近最大响应值区域,然后利用响应面分析法确定最佳培养基配方为酵母抽提物（FM888） 10 g/L、蛋白胨（FM318） 20 g/L、葡萄糖20 g/L、六水合氯化镁 6.95 g/L、氯化锌1.78 mg/L、一水合硫酸锰0.069 mg/L。其次,将优化培养基配方应用于低糖酵母发酵,干酵母活力可达426.86 mL/g。经过3次平行试验的验证,实际的平均发酵活力与预测的发酵活力值相近,比优化前提高了24.8%。此研究对低糖酵母的工业化生产具有一定的指导意义。     

响应面法优化假丝酵母Y6产γ-氨基丁酸发酵工艺

从火龙果果实表面上筛选出一株发酵产γ-氨基丁酸(γ-aminobutyric acid,GABA)假丝酵母菌菌株Y6(Candida sp.)。用反相高效液相色谱测定发酵液中GABA含量。响应面试验确定其最适培养基成分为:蔗糖23 g/L、麸皮65 g/L、L-谷氨酸6 g/L、磷酸吡哆醛0.5 mmol/L。最适培养条件为初始p H 4.5、培养温度28℃、转速200 r/min、培养时间3.5 d。结果表明:优化之后GABA的产量提高了72%。     

响应面法优化胶红酵母伴生的维生素C混菌发酵培养基

从沈阳东陵龙尾湖淤泥中,筛选分离到一株具有促进维生素C(VC)混菌发酵中产酸菌K.vulgare产酸的新伴生菌A8,对菌株A8核糖体ITS rDNA进行PCR扩增并测序,获得长度为610 bp的ITS rDNA序列。在NCBI数据库上进行同源性比对,构建ITS rDNA系统发育树,并进行系统发育分析,再结合形态学鉴定,确认菌株A8为胶红酵母菌(Rhodotorula mucilaginosa)。该菌与K.vulgare组成VC混菌发酵新菌系,产2-酮基-L-古龙酸(2-KGA)量高达52.56 g/L。在单因素试验基础上,采用响应面法对发酵培养基成分进行优化,得到最佳培养基条件为:L-山梨糖80 g/L、尿素14 g/L、玉米浆15 g/L、CaCO31.58 g/L、MgSO40.3 g/L、KH2PO41.0 g/L。在优化条件下发酵,可使2-KGA产量达70.08 g/L,与理论值70.38 g/L基本一致,转化率达81.3%。优化后的培养基比原培养基平均提高2-KGA产量17.52 g/L,表明新筛选的胶红酵母菌具有较强促产酸的伴生能力,并且该菌在通常情况下对动物和人体不致病,为工业生产提供重要的伴生菌资源。     

利用响应面分析法优化高山被孢霉M E - 1 生产花生四烯酸培养基成分研究

在利用高山被孢霉ME-1 生产花生四烯酸(ARA)过程中,采用响应面分析法,对摇瓶中的培养基成分进行优化。建立了两个标准的多项式模型：在长达6.5d 发酵过程中,当葡萄糖、酵母膏、KH2PO4 和NaNO3 浓度分别为90.16、12.50、3.80 和3.54g/L 时,生物量将到最大,约36.86g/L;当葡萄糖、酵母膏、KH2PO4 和NaNO3浓度分别为103.16、11.66、3.80 和3.43g/L 时,AA 产量将到最大,约9.65g/L。预测值通过实验得到了充分的证实,预测值和实验结果相关性很好。发酵罐实验结果表明,在高山被孢霉ME-1 大规模发酵生产过程中,对培养基进行优化,将同时引起生物量(发酵5d,约34.21 ± 1.01g/L)和AA 产量(发酵6d,约9.86 ± 0.45g/L)的增加。