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。     

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%。     

田口设计优化解脂耶罗维亚酵母产油发酵培养基

本研究以粗甘油为碳源通过田口设计对解脂耶罗维亚酵母产油脂的培养基进行优化。首先通过单因素实验得到对结果影响最显著的因素,在单因素实验的基础上利用Minitab 17设计田口式正交实验,对实验中各因素水平的均值和信噪比进行分析。结果表明培养基中的C/N和MgSO₄·7H₂O的浓度对油脂产量有极显著影响,CaCl₂的浓度有显著影响。最佳培养基组成为C/N为100∶1（粗甘油50 g/L,硫酸铵1.08 g/L）,MgSO₄·7H₂O 3 g/L,CaCl₂ 0.2 g/L,KH₂PO₄ 4 g/L。使用最佳培养基配方在28℃180 r/min条件下培养4 d,油脂产量达到1.859 g/L,与田口设计的预测结果 1.782 g/L接近,相对于未优化时油脂产量提高了48.5%。      

Lactic Fermentation of Media Containing High Concentrations of Yeast Extracts

Yeasts extracts (YE) were supplemented with whey permeate and citrate (YPC) as substrates for lactic acid and diacetyl production. Lactococcus lactis ssp. lactis AD was selected for high production of lactic acid and diacetyl. High correlation (r²= 0.88) occurred between acidification and population increases in YPC containing 70 g/L YE. Media with 100 g/L YE were inhibitory to growth. YPC supplementation with M17 or MRS had little effect on growth but reduced diacetyl. Increasing incubation temperature to 25°C stimulated fermentation but a temperature rise to 30°C only increased lactic acid. With 2L fermenters (20°C/110 rpm) on YPC (70 g/L YE) maximal diacetyl was obtained between 12–16h, and maximal population was obtained after 22h. Fermenter-production of diacetyl in YPC was comparable to that in milk (1 to 10 ppm) but less than that in shake flasks (32 ppm).     

琼脂糖酶产生菌的筛选和培养基优化

从太岁中筛选得到一株初始产酶较高的琼脂糖酶产生菌,经形态和分子生物学分析方法鉴定之后,认定其属于类芽孢杆菌属(Paenibacillus),命名为Paenibacillus sp.P1(简称为P1).P1为革兰氏阴性菌,短杆状细胞,对明胶和纤维素都没有水解活性.研究该菌的生长及产酶过程发现,该菌株最适发酵产酶时长是40...     

产黄原胶酶菌种的选育及发酵条件的研究

从自然界中采集土壤样品,经筛选获得了1株产高活性黄原胶酶的菌种,经形态特征、培养特征、生理生化分析等试验,初步鉴定为鞘氨醇单胞菌属Sphingomonassp.。摇瓶发酵产酶实验表明,培养基适宜初始pH值为7.0;适宜培养温度为30℃;适宜底物浓度为1%;葡萄糖和硝酸铵分别是适宜的碳源和氮源;用250 mL三角瓶以30 mL装液量进行发酵,酶活力较高。适宜菌龄为16~24 h,接种量对发酵影响不大。在上述条件下黄原胶酶的酶活力最高可达466 IU/L。     

Burkholderia sp.JXJ-16低温耐有机溶剂脂肪酶产酶条件优化及粗酶酶学性质

以Burkholderia sp.JXJ-16为出发菌株,对其低温耐有机溶剂脂肪酶的产酶条件进行单因素实验并研究其粗酶酶学性质。该菌株的最佳产酶条件为:蔗糖3.75 g/L、尿素11.25 g/L、K₂HPO₄2 g/L、（NH4）2SO₄1 g/L、Mn SO₄0.25 g/L、猪油乳化液体积分数2.5%,初始p H9.0、培养温度30℃、装样量20 m L/250 m L、接种量3%、发酵时间20 h。JXJ-16脂肪酶粗酶对中链对硝基苯酚酯有最大水解活力,最适底物为对硝基苯酚辛酸酯;该粗酶在35℃、p H8.5⁹.0时酶活力最高,且具有较好的温度（30⁶0℃）和p H（5.0¹0.5）稳定性;Na⁺、Mg²⁺、Ca²⁺、Mn²⁺、EDTA对粗酶活力具有激活作用,Zn²⁺、Cu²⁺、Fe³⁺对粗酶活力具有抑制作用,K⁺对粗酶活力没有显著性影响;除乙醇和乙腈外,该粗酶在一定体积分数的异丙醇、甲醇、丙酮、乙酸乙酯、三氯甲烷、二甲苯和正己烷中具有良好耐受性,且处于激活状态。综上,该菌株能利用廉价易得的培养基原料达到最佳产酶效果,其所产脂肪酶为低温碱性脂肪酶,具有较好的温度和p H稳定性,对多数供试有机溶剂具有良好耐受性。      

地衣芽孢杆菌Bacitracin A高产工业培养基优化

为了降低杆菌肽工业发酵生产成本,提高有效成分杆菌肽A产量,采用单因素实验,寻找目前发酵培养基中黄豆粉与玉米粉的廉价替代成分,并通过Box-Behnken响应面法优化筛选后工业培养基。结果表明:小麦麸皮可以取代玉米粉与黄豆粉,作为发酵培养基中唯一有机碳氮源,有效降低发酵成本。响应面优化工业培养基为:麸皮50.3 g/L,硫酸铵1.53 g/L,磷酸二氢钾1.43 g/L,在此条件下预测杆菌肽A最大产量为1.70 g/L。经实验验证,杆菌肽A产量可以达到1.78 g/L。使用优化后的培养基,发酵结束后,菌体芽孢数量及转化率较高,芽孢数可以达到1.25×1011CFU/m L。本研究提供的培养基可同时达到高产,降低成本,高芽孢形成率的效果。      

响应面法优化Chlamydomonas sp.212产胞内多糖发酵工艺及其抑菌活性

通过响应面法优化淡水微藻Chlamydomonas sp.212产胞内多糖的发酵工艺,并采用滤纸片法对其抑菌活性进行研究。经优化后,Chlamydomonas sp.212产胞内多糖发酵工艺的最优参数为Na NO3质量浓度305.01 mg/L、NaCl质量浓度93.66 mg/L、NaHCO_3质量浓度2.12 g/L;在此条件下,其胞内多糖产量为91.182 3 mg/L,比优化前提高了1.6倍。抑菌活性研究结果表明:Chlamydomonas sp.212的胞内多糖对细菌有一定程度的抑制作用,其中对沙门氏菌的抑菌作用最强,对大肠杆菌、白色葡萄球菌、金黄色葡萄球菌的抑制作用较弱;对真菌的抑制作用较弱,仅对黑曲霉有较弱的抑制作用。本研究为筛选新的天然抗菌活性物质及产油微藻的综合开发利用提供了一定的理论依据。     

Serratia sp. SYBC H发酵浮萍生产蛋白酶的研究

以富含蛋白质的浮萍作为有机氮源,接种一株通过自然筛选而得的新颖菌株Serratia sp.SYBC H,进行微生物发酵生产稀有的蛋白酶,为浮萍的高值化利用开创一条新途径。先采用单因素实验,研究影响Serratia sp.SYBC H发酵浮萍生产蛋白酶的发酵时间,碳源,C/N比,无机盐,产酶添加剂,结果发现:以小麦粉为碳源,小麦粉与浮萍比例为1:2,Na Cl,表面活性剂吐温80,显著促进Serratia sp.SYBC H生产蛋白酶。接着采用正交试验,研究影响Serratia sp.SYBC H生产蛋白酶的发酵培养基的主要组成及其使用量。结果显示,在实验范围内,影响Serratia sp.SYBC H生产蛋白酶的发酵培养基组成及其最佳使用量为小麦粉15 g/L,浮萍30 g/L,吐温80,0.8%(V/V),Na Cl 0.05 mol/L。接种发酵18 h后,蛋白酶的生产值达到最大值,发酵液中最高蛋白酶活达到1459.94U/mL。     

海洋细菌Renibacterium sp.QD1产壳聚糖酶发酵培养基的统计优化

目的:通过对发酵培养基的统计优化提高海洋细菌Renibacterium sp.QD1壳聚糖酶的产量。方法:通过Plackett-Burman实验筛选影响壳聚糖酶产量的显著性因素。在此基础上利用最陡爬坡路径逼近最大响应区域,利用响应面法进行回归分析。结果:确定了影响壳聚糖酶产量的3个显著因素,其最佳浓度分别是壳聚糖14.23g/L、酵母粉4.72g/L、p H6.42。经模型验证,预测值与验证实验平均值接近。结论:在最优培养基中壳聚糖酶活力达到608.11U/m L,比优化前提高了52.03%。      

阿卡波糖发酵过程的放大研究

研究了阿卡波糖产生菌游动放线菌A-56在30 m3罐上的发酵放大策略。首先通过摇瓶分批补料发酵,考察了补料培养基中麦芽糖和葡萄糖配比对阿卡波糖合成的影响,结果表明,麦芽糖和葡萄糖的配比对阿卡波糖的生物合成具有显著的影响,且麦芽糖和葡萄糖的配比为3∶1最利于阿卡波糖合成;在此基础上,在100 L发酵罐上进一步考察了碳源控制对阿卡波糖发酵的影响,结果表明,补料阶段的发酵液总糖和还原糖浓度分别控制在75～80 g/L和45～50 g/L时,最利于阿卡波糖合成。因此,筛选出总糖和还原糖(麦芽糖和葡萄糖)这两个关键参数作为放大因子,成功地实现了阿卡波糖从100 L罐到30 m3罐的工业化发酵放大,最终(168 h)的阿卡波糖产量达到4 327 mg/L。     

利用乳糖发酵的生物制氢分批工艺的研究

研究了以乳糖作为发酵底物时,不同乳糖浓度以及对高效产氢菌Biohydrogenbacterium R3 sp．nov．发酵与产氢效能的影响,实验发现当乳糖浓度为15g/L时,产气量和细胞干重分别达到最大值450ml和0．063g／L;当乳糖浓度为15g/L时,不同pH值对Biohydrogenbacterium R3 sp．nov．产氢发酵性能具有较大影响,当培养基pH值为5．0时,菌种Biohydrogenbacterium R3 sp．nov．的产气量和细胞干重分别达到最大值215ml和0．0648g／L。当pH值继续增加时,细菌生长受到抑制,气体产量明显下降。     

代谢工程改造谷氨酸棒杆菌合成四氢嘧啶

为了获得四氢嘧啶生产菌株并利用此菌株提高四氢嘧啶产量,以谷氨酸棒杆菌（Corynebacterium glutamicum）野生菌株ATCC13032为研究对象,以赖氨酸积累量为评价指标,强化了天冬氨酸-β-半醛合成代谢流;通过阻断赖氨酸输出通道LysE,表达不同来源的四氢嘧啶操纵子ectABC,获得了四氢嘧啶生产菌株;通过强化天冬氨酸转氨酶和还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADPH）再生途径,进一步提高四氢嘧啶产量。结果表明,构建了一株高产赖氨酸的谷氨酸棒杆菌工程菌株LYS-3,赖氨酸积累量为28.48 g/L;表达操纵子HEectABC的谷氨酸棒杆菌ECT-3四氢嘧啶产量达到17.21 g/L;过表达基因aspC和ECpntAB谷氨酸棒杆菌ECT-6,摇瓶发酵四氢嘧啶产量达到21.85 g/L。研究结果可为天冬氨酸-β-半醛衍生物的生物合成提供参考。     

干酪乳杆菌基因组改组菌株耐酸性表征

本实验对干酪乳杆菌基因组改组菌株的耐酸性进行了研究,结果表明,冷冻( － 80℃)和临界pH 值(pH3.2)对干酪乳杆菌基因组改组菌株影响不显著,HCl 和游离乳酸对该菌株生长有一定影响,游离乳酸影响更大。在pH5.0 条件下发酵60h,干酪乳杆菌改组菌株获得的菌体干重为6.34g/L,乳酸产量为87.6g/L,比原始菌株耐酸性有显著提高。     

海洋源纤溶酶高产菌株的诱变育种及液体培养基优化

为获得纤溶酶高产菌株及其最优发酵条件,以海洋环境来源的枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）H-A-03为出发菌株,经过60Co辐射诱变获得了一株遗传稳定性好的纤溶酶高产菌株F8-C,其酶活力较出发菌株提高28.78%。采用统计学优化方法获得了组分更简单、用量更少、更利于菌株产酶的培养基：可溶性淀粉41.6 g/L、黄豆粕粉26.2 g/L、CaCl2 1.0 g/L,KH2PO4 2.0 g/L。在此基础上,3 L摇瓶放大试验结果显示,菌株F8-C的产酶量达到（3 231±21） U/mL,较出发菌株H-A-3提高44.8%。结果表明利用60Co辐射诱变育种,并采用统计学方法优化培养基,对于提高枯草芽孢杆菌纤溶酶的产酶量是一种有效策略。该研究结果也将为下一步发酵罐扩大试验奠定基础。     

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。     

Paecilomyces sp. S152胞外漆酶的合成调控

探索了不同碳氮源营养条件下,Paecilomyces sp.S152胞外漆酶的分泌情况,发现麦芽糖(20 g/L)、大豆蛋白胨(10 g/L)及酵母粉(1 g/L)最适于Paecilomyces sp.S152胞外漆酶的合成,发酵7～8 d后,漆酶酶活达到5 064 U/L.研究发现Paecilomyces sp.S152漆酶在细胞内及细胞外均有分布,添加1.5 g/L的Tween 80可促进胞内漆酶的释放,提高胞外漆酶酶活,缩短发酵周期(6 d),生产强度提高至946 U/(L·d).     

产褐藻胶裂解酶弧菌HB161653的产酶条件优化

为提高弧菌HB161653产褐藻胶裂解酶活性,该研究通过单因素和正交试验对弧菌HB161653的产酶条件进行了优化。结果表明,最优的发酵培养基组成为海藻酸钠5 g/L,蛋白胨7.5 g/L,NaCl 25 g/L,K₂HPO₄0.2 g/L,Mg SO₄0.1 g/L;最优发酵条件为培养基初始pH 7.0,接种量1.5%,发酵温度28℃,发酵周期12 h。在此优化产酶条件下,褐藻胶裂解酶活力可达42.1 U/m L,较优化前(26.0 U/m L)提高了62%。该研究可为弧菌HB161653产褐藻胶裂解酶的规模化生产和褐藻寡糖的制备提供理论依据。     

呕吐毒素脱毒菌Devosia sp.发酵培养基优化

德沃斯氏菌(Devosia sp.)是一种可以高效脱除谷物及饲料中呕吐毒素的新型微生物菌株,其转化产物是目前研究较为安全的呕吐毒素转化产物。本研究以碳、氮源单因素实验为基础,选用8个因素进行部分因子试验(FFD),筛选出酵母浸粉、酵母膏和蔗糖3个最显著影响因素;对3个最显著影响因素进行最陡爬坡实验获得其最优点区域;再通过中心组合实验设计(CCD)进行响应面分析得到了Devosia sp.的最适发酵培养基组成为:酵母浸粉10.00 g/L,酵母膏6.49 g/L,蔗糖8.40 g/L,硫酸铵2 g/L,磷酸二氢钾2 g/L,硫酸镁0.7 g/L,氯化钙0.02 g/L和硫酸亚铁0.02 g/L。使用该培养基进行发酵验证试验,培养40 h的OD₆₀₀达到21.66,与预测值(21.62)基本相符。综上,该回归模型对Devosia sp.发酵培养基的优化是可行的,且优化后较原始培养基生物量(OD₆₀₀)提高了89.1%,降低了生产成本,为呕吐毒素脱毒菌株的工业生产奠定了基础。