罗伊氏乳杆菌培养基优化及其生长代谢研究

罗伊氏乳杆菌的MRS 培养基是富培养基,简化培养基组分,优化培养基组成和培养条件是微生物工业化培养的重要基础。本实验在传统MRS 培养基基础上,首先对氮源进行单因素优化,然后采用Plackett-Burman 和中心组合试验设计对影响罗伊氏乳杆菌CG001 生长的MRS 培养基和培养条件进行筛选优化,并在最优条件下研究该菌的生长代谢情况。结果表明：酵母膏质量浓度、葡萄糖质量浓度、硫酸锰质量浓度和温度是影响菌体质量浓度的4 个关键因素;经响应面法分析确定该菌的最优培养条件为：酵母膏质量浓度20g/L,葡萄糖质量浓度20g/L,醋酸钠质量浓度7g/L,柠檬酸铵质量浓度1g/L,磷酸氢二钾质量浓度3g/L,硫酸镁质量浓度0.2g/L,硫酸锰质量浓度为0.23g/L,吐温-80 质量浓度1g/L,初始pH6.2,培养温度38.6℃,最终菌体质量浓度达0.984g/L,相对优化前提高1.102 倍。发酵罐中菌体生长曲线呈S 型,4～12h 菌体处于对数生长期,之后趋于平衡,葡萄糖的代谢与菌体的生长速率相对应。     

响应面法优化以中药为基质的灰树花菌丝体发酵培养基

以山药、莲子、黑米、党参、薏苡仁、枸杞6味药食两用中药培养基的灰树花发酵,并运用Box-Behnken试验设计及响应面分析对培养基进行优化。结果表明：枸杞、党参适合于作碳源,莲子适合于作氮源;以枸杞、莲子为基质的最佳发酵培养基为：枸杞质量浓度23.5g/L、莲子质量浓度4.3g/L、葡萄糖质量浓度28.8g/L,在此条件下,灰树花菌体生物量可达16.937g/L。     

乳酸乳球菌生产γ-氨基丁酸条件的优化

采用析因设计和中心组合试验设计对乳酸乳球菌FJNU-GA1304产γ-氨基丁酸(γ-aminobutyric acid,GABA)的条件进行优化。完全析因设计优化后的细胞转化条件为:p H 3.5、反应温度40℃、反应时间24 h,谷氨酸钠质量浓度20 g/L和湿菌体质量浓度25 g/L;在单因素试验的基础上,通过筛选设计确定谷氨酸钠、玉米浆粉和葡萄糖质量浓度为主效因子。采用三因素三水平的中心组合试验对主效因子的交互作用进行分析,结果表明:最佳的培养基组成为谷氨酸钠9.50 g/L、玉米浆粉12.50 g/L、葡萄糖5.74 g/L、酵母膏5.00 g/L、K2HPO4 1.20 g/L、Mg SO4 0.60 g/L。在最佳转化条件和发酵培养基组合下,GABA产量最高达9.06 g/L,比优化前4.80 g/L提高了88.8%。     

聚γ-谷氨酸高产突变株的选育及摇瓶发酵条件

对地衣芽孢杆菌(Bacilluslicheniformis)进行亚硝基胍和60Co诱变,获得一株γ PGA的高产菌株C9.γ PGA质量浓度由9.44g/L提高到19.76g/L,提高了109%.突变株传代10次,质量浓度保持基本稳定.通过正交试验和单因素试验对发酵培养基及发酵条件进行了优化.当发酵培养基中含柠檬酸12g/L、甘油80g/L、L 谷氨酸23g/L、氯化铵7g/L,pH7.0,装液量为50mL/250mL三角瓶,接种体积分数为5%时,37℃摇瓶发酵72h,γ PGA达到23.32g/L.     

均匀设计法优化廉价型牛凝乳酶工程菌发酵培养基

为了获得生产用廉价型牛凝乳酶工程菌发酵培养基,通过单因素试验考察发酵培养基中各组分对产酶的影响。结果显示：葡萄糖、玉米浆、酵母提取物、尿素质量浓度对产酶影响显著。以上述因素作为随机因子,进行均匀设计试验,采用逐步回归方法对试验结果进行分析。结果表明：在葡萄糖45g/L、玉米浆17g/L、酵母提取物6g/L、尿素12g/L的条件下,凝乳酶活性达342.86SU/mL,比优化前提高了1.22倍。所得培养基为重组牛凝乳酶的高效低成本生产提供了参考。     

新疆传统发酵酸驼乳优势菌种短乳杆菌高密度培养技术

以分离自传统发酵酸驼乳中的优势菌种短乳杆菌作为材料,通过单因素试验,确定微囊化短乳杆菌的最佳碳源为蔗糖,最适质量浓度为15 g/L;最佳氮源为胰蛋白胨,最适质量浓度为10 g/L;最佳促生长因子为玉米浆,最适体积分数15%;最佳酸碱缓冲剂为CaCO3,最适质量浓度为5 g/L。 在此基础上,采用响应曲面法分析了4 个因子的交互作用及其最佳水平范围,高密度发酵培养的培养基优化配方为：乳清粉60 g/L、蔗糖18 g/L、胰蛋白胨13.02 g/L、玉米浆130 mL/L、CaCO3 3.29 g/L。     

极大螺旋藻培养条件优化

在Zarrouk培养基的基础上,通过单因子试验研究各个因素(光照、pH值、温度)以及培养基组分(碳源、氮源和无机离子)对极大螺旋藻(spirulina maxim)生长的影响,再经L18(37)正交试验优化确定了极大螺旋藻的培养基各组分最佳浓度为:NaHCO3 16.8 g/L、NaNO3 2.0 g/L、NaCl 1.5 g/L、MgSO4 * 7H2O 0.2 g/L、K2SO4 2.0 g/L、K2HPO4 * 3H2O 0.3 g/L.     

响应面试验优化产琥珀酸放线杆菌GXAS137发酵粗甘油产丁二酸工艺

通过优化产琥珀酸放线杆菌GXAS137发酵粗甘油产丁二酸的培养基,提高丁二酸产量,降低生产成本。先通过单因素试验对粗甘油发酵产丁二酸的电子受体、初始粗甘油质量浓度及氮源进行了优化,再利用响应面试验确定重要参数的最佳水平。结果表明：二甲基亚砜（dimethyl sulfoxide,DMSO）为最适电子受体,玉米浆可替换酵母粉作为氮源,各因素的最佳条件为：初始粗甘油质量浓度55.43?g/L、DMSO质量浓度10.35?g/L、玉米浆质量浓度17.69?g/L。优化后丁二酸产量达到37.02?g/L,丁二酸得率为66.79%,生产强度为0.51?g/（L·h）。与初始条件下丁二酸产量（16.88?g/L）相比,优化后提高了1.19?倍。本研究为微生物发酵粗甘油原料生产丁二酸提供了理论支持。     

琼胶酶高产海洋细菌QM42的发酵条件优化

通过单因素试验和正交试验对琼胶酶高产海洋细菌QM42发酵条件进行了优化.经过发酵培养试验,确定优化培养基组成:蛋白胨浓度5.0g/L、酵母粉浓度0.50g/L、琼胶浓度3.0g/L;在培养初始pH值为7.0、装液量50mL/150mL、培养盐度50g/L,29℃条件下发酵48h,粗酶液酶活力达到627.65U/mL.     

以右旋糖酐发酵废液为原料发酵生产丁二酸

以右旋糖酐发酵废液为原料利用琥珀酸放线杆菌发酵生产丁二酸,在比较不同糖浓度废液对发酵产酸影响的基础上,通过Plackett-Burman试验筛选出对摇瓶发酵产丁二酸的主要影响因素Na H2PO4·2H2O,并用单因素试验确定其最适质量浓度为2.8 g/L。在3 L发酵罐上进行分批发酵和补料分批发酵,以60 g/L初糖质量浓度的右旋糖酐发酵废液为碳源,分批发酵46.8 h产丁二酸40.5 g/L;采用30 g/L葡萄糖为起始发酵培养基的碳源,后续补加浓缩右旋糖酐发酵废液的方式进行补料分批发酵,丁二酸质量浓度达到55.0 g/L,生产强度1 g/(L·h),糖酸转化率为0.83 g/g。结果表明:以右旋糖酐发酵废液为原料发酵生产丁二酸,为解决废液处理排放提供了新途径,具有良好的应用前景。     

基于黑木耳菌Aas1502液态深层发酵培养基组成的优化

以胞外多糖产量和菌丝体干重为检测指标,优化黑木耳菌Aas1502胞外多糖液态深层发酵培养基组成。通过单因素试验确定培养基碳源和氮源种类及培养基中碳源、氮源、KH_2PO_4和MgSO_4·7H_2O的浓度。利用正交试验进一步优化,并通过方差分析最终确定优化培养基组成为:马铃薯淀粉20g/L、葡萄糖20g/L、蛋白胨4g/L、KH_2PO_4 1.5 g/L、MgSO_4·7H_2O 0.2 g/L,此时胞外多糖产量和菌丝体干重,分别为9.36g/L和12.27 g/L,胞外多糖比优化前提高了1.48倍为后续利用深层发酵提取黑木耳多糖提供了理论基础。     

响应面法优化牛樟芝高产总三萜发酵培养基

为提高牛樟芝(Antrodia camphorata)菌丝体产三萜类化合物的能力,采用筛选试验(Plackett-Burman,PB)试验和中心组合设计(central composite design,CCD)试验对发酵培养基进行优化。首先通过PB试验对影响菌丝体产三萜类化合物的8个组分进行筛选,确定玉米粉、牛肉膏、黄豆粉为3个主要影响因素,然后依次用最陡爬坡试验、CCD和响应面分析,确定主要因素的最佳浓度。由此得到最佳培养基配方:20 g/L葡萄糖,10 g/L大豆粉,16.07 g/L玉米粉,4.5 g/L牛肉膏,31.93 g/L黄豆粉,1 g/L MgSO4,2 g/L KH2PO4,50 mg/L VB1。采用基本发酵培养基培养牛樟芝其菌丝体中总三萜含量为(12.29±0.43)mg/g,经培养基优化处理后三萜类含量为(15.40±0.15)mg/g,相比初始其产量提高了25.3%。     

响应面法优化玉米生产酵母培养基

利用响应面法优化了玉米生产酵母的培养基,最佳培养基组成为：硫酸铵3.1128g/L,磷酸氢二钾1.51g/L,硫酸镁0.0976g/L,其最佳质量比（NH4）2SO4∶KH2PO4∶MgSO4·7H2O=2∶1∶0.1。且在此条件下进行发酵试验,酵母的细胞浓度达到了38.103g/L,比优化前提高了14.3%。     

假单胞菌koreensis产聚-β-羟基丁酸酯发酵培养基的响应面优化

通过单因素试验,确定了假单胞菌koreensis发酵培养基的最适碳、氮源种类为葡萄糖和NH4Cl;同时,随着培养基内各组分浓度的不断变化,试验结果表明:葡萄糖、NH_4Cl、K_2HPO_43个因素对PHB产量影响最为显著。在单因素试验基础上,采用Design Expert8.0软件设计Box-Behnken三因素三水平,5个中心点,共17组的响应面试验,得到拟合回归方程,最终确定最适发酵培养基配方为:葡萄糖浓度16.64g/L、NH_4Cl浓度3.94g/L和K_2HPO_4浓度1.45g/L,PHB产量达到3.18g/L,较优化前提高了1.8倍,效果显著。     

褐环乳牛肝菌液体发酵培养基的优化

筛选褐环乳牛肝菌（Suillus luteus）最适培养基,以为后续的菌根及生态研究提供研究基础。通过单因素试验、Plackett-Burman试验、最陡爬坡试验及基于中心组合法的响应面试验,优化了褐环乳牛肝菌液体发酵培养基配方。结果表明,褐环乳牛肝菌最适碳源为果糖,最适氮源为牛肉膏,最佳褐环乳牛肝菌液体发酵培养基组成为牛肉膏7.9 g/L,β-环糊精16.8 g/L,抗坏血酸0.005 5 g/L,果糖20 g/L,CaCl2 0.1 g/L,NaCl 0.075 g/L,MgSO4 0.9 g/L,KH2PO4 1.0 g/L。采用最优培养基培养20 d可获得菌丝干质量7 656 mg/L。     

白曲霉斜面菌种培养条件的优化

对麸曲酱香白酒生产所需糖化酶菌种:白曲霉的一级种培养工艺条件进行单因素试验,应用Minitab15软件设计了Plack-ett-Burman筛选试验,通过筛选得出蔗糖浓度、硫酸铵浓度、培养基pH值以及微量元素配比为菌种生长的4个显著性影响因素,并对此进行正交试验得出白曲霉一级种斜面培养的最优条件为蔗糖浓度25g/L,硫酸铵浓度3.5g/L,MgSO4.7H2O 1.0g/L,KCl 1.0g/L,K2PO4 1.0g/L,琼脂15g/L,pH值5.5,培养温度28℃,菌体糖化酶活力724.8U/g。     

培养基组成对布拉氏酵母生长的影响及其优化

对益生菌布拉氏酵母(Saccharomyces boulardii)的培养基组成及培养条件对其生物量的影响进行了研究。通过单因素试验探讨培养基中碳氮源种类,磷酸二氢钾和硫酸镁浓度、pH以及接种量对布拉氏酵母生物量的影响;利用正交试验确定摇瓶培养的最适条件。结果表明布拉氏酵母的发酵培养基组成为:葡萄糖45 g/L,酵母膏12 g/L,磷酸二氢钾0.8 g/L,硫酸镁0.5 g/L。培养条件为:培养基初始pH5.5,接种量9%,培养时间24 h。在此条件下得到的布拉氏酵母菌体干重为6.5 g/L。     

蛹虫草Cordyceps militaris JN168产虫草素液态发酵条件的优化

利用单因素筛选和响应面法对蛹虫草Cordyceps militaris JN168产虫草素的液态发酵培养基进行优化,以确定蛹虫草产虫草素的最佳发酵培养基配方。结果表明,蛹虫草产虫草素的最佳碳源为葡萄糖,最适质量浓度为40 g/L;最佳氮源为牛肉膏,最适质量浓度15 g/L;加入的无机盐及其添加量分别为MgSO40.76 g/L,K2HPO40.63 g/L,CaCl20.66 g/L,Na2HPO40.67 g/L。优化后发酵液中虫草素质量浓度达到633.47 mg/L,是优化前的6倍。     

葡萄糖还原工业靛蓝对棉针织物的染色工艺

用葡萄糖代替连二亚硫酸钠还原工业靛蓝上染纯棉针织物。采用正交试验设计,探讨了靛蓝质量浓度、氢氧化钠质量浓度、葡萄糖质量浓度、还原温度、还原时间和染色时间对染色效果的影响。通过分析染色织物的K/S值,得出葡萄糖还原工业靛蓝染色的最优工艺为:靛蓝质量浓度2.5 g/L,氢氧化钠质量浓度40 g/L,葡萄糖质量浓度100 g/L,还原温度50℃,还原时间10 min,染色次数8次。色牢度测试结果显示,该工艺上染的纯棉针织物耐皂洗色牢度为3～4级,干摩擦色牢度为4级,湿摩擦色牢度为3～4级,符合靛蓝染色织物的服用要求。     

四川泡菜中产γ-氨基丁酸植物乳杆菌BC114发酵条件优化

为拓展产γ-氨基丁酸(γ-aminobutyric acid,GABA)微生物资源,以四川泡菜为分离源,从中分离具有产GABA能力的乳酸菌,并对其进行发酵条件优化。通过高效液相色谱法对筛选到的GABA菌株进行表达能力评估发现,菌株BC114在含10 g/L L-谷氨酸钠的MRS培养基于37℃发酵48 h后,发酵液中GABA质量浓度为1.72 g/L。以MRS培养基为基础培养基,采用单因素试验和响应面中心组合试验设计对发酵条件进行优化,得到最适培养基组成为葡萄糖15 g/L、牛肉膏10 g/L、蛋白胨10 g/L、酵母膏5 g/L、柠檬酸三铵2 g/L、K_2HPO_41.50g/L、L-谷氨酸钠17 g/L、乙酸钠5 g/L、MnSO_40.05 g/L、Mg SO40.10 g/L、吐温-80 1 m L/L;培养条件为pH 5.50、发酵温度37℃、发酵时间80 h、接种量4%。在此优化条件下,植物乳杆菌BC114产GABA能力达到3.82 g/L,较优化前提高了2.22倍。