响应面法优化卡氏芽孢杆菌ST-1产芽孢发酵培养基

以卡氏芽孢杆菌(Bacillus cabrialesii)ST-1为研究对象,芽孢数为响应值,采用单因素试验、Plackett-Burman试验、最陡爬坡试验及响应面试验对其发酵培养基进行优化。结果表明,影响卡氏芽孢杆菌ST-1芽孢数的主要因素为蔗糖、麸皮和蛋白胨、磷酸二氢钾,卡氏芽孢杆菌ST-1产芽孢的最适宜培养基配方为：蔗糖13.1 g/L,麸皮+蛋白胨(1∶2)17.0 g/L,磷酸二氢钾2.0 g/L。在此最优条件下,卡氏芽孢杆菌ST-1发酵液中芽孢数达到5.96×10⁹ CFU/mL,是优化前的32.21倍。     

侧孢芽孢杆菌2002的培养特性及发酵条件优化

对一株侧孢芽孢杆菌(BL2002)的产胞外酶(淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶、纤维素酶)特性和其抑菌特性进行了初步研究,并对该菌株的产芽孢发酵条件进行优化。酶活鉴别培养基结果显示:BL2002具有较强的产胞外蛋白酶、纤维素酶、淀粉酶的能力,透明圈与菌落比各为3.74、5.89、5.60但未显示产脂肪酶的能力;采用平板交叉划线法研究其抑菌特性发现BL2002对7种病原菌(金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、李斯特菌、沙门氏菌、小肠结肠耶尔氏菌、假单胞菌、肠球菌)有显著的抑制作用;优化后发酵条件为初始pH7.0、接种量4%葡萄糖2%、蛋白胨5%、CaCl20.05%、MnSO40.10%,该菌株此条件下在30 L罐中芽孢产量可达到2.39×109 cfu/mL。     

利用响应面法优化枯草芽孢杆菌产尿苷发酵培养基

采用响应面法对枯草芽孢杆菌产尿苷发酵培养基进行优化,以期提高尿苷的产量。首先利用PlackettBurman实验设计筛选出影响尿苷产量的3个显著因素:酵母粉,谷氨酸钠,豆粕水解液;在此基础上利用最陡爬坡实验逼近响应值的最佳区域;最后通过中心复合实验和响应面分析确定了影响产苷主要因素的最佳浓度,分别为酵母粉25.6 g/L,谷氨酸钠25.2 g/L,豆粕水解液40.9 m L/L,此时尿苷产量的预测值为13.76 g/L。通过模型的验证实验发现,尿苷的实际产量为13.52 g/L,与模型预测值非常接近,并且比初始培养基提高了164.1%。     

胶质芽孢杆菌液体发酵产孢培养基的优化

以提高胶质芽孢杆菌液体发酵芽孢产量为目的,以血球计数板观察计数芽孢量,对胶质芽孢杆菌液体发酵培养基组成进行优化研究。首先进行单因素试验,筛选最优的碳源、氮源、碳源浓度、氮源浓度、无机盐及其浓度,得到单因素最佳值;然后以二次回归正交旋转组合设计对得到的单因素最佳值进行优化,并进行验证试验。结果表明:最优产孢发酵培养基配方为每1000 mL培养基:乳糖21.57 g;复合氮源2.6 g,其中含蛋白胨与硫酸铵,二者质量比例为1∶3;硫酸锰0.21 g;磷酸氢二钾1.5 g;七水硫酸镁1.2 g;经二次回归正交旋转组合设计优化建立了回归模型,通过验证试验,血球计数板计数结果显示胶质芽孢杆菌芽孢产量可达3.44×109cfu/mL,实际芽孢量与回归模型预测值比为0.977,说明所得模型可靠。此优化培养基可以为工业生产胶质芽孢杆菌提供数据参考。     

侧孢短芽孢杆菌抗菌肽的结构与性质

为了研究侧孢短芽孢杆菌S62-9所产抗菌肽的结构与性质,采用MALDI-TOF/TOF、FT-IR对抗菌肽的相对分子质量、氨基酸序列及二级结构进行解析。结果显示,该抗菌肽的相对分子质量为1 602.004 4 Da,由11个氨基酸组成:L-Y-K-L-V-K-V-V-L-N-M,其N端有一分子胆碱修饰,C端有细交链孢菌酮酸衍生物修饰,二级结构主要由β-转角和无规卷曲构成。抑菌试验结果显示:抗菌肽对所选4株革兰氏阳性菌的MIC为7.81μg/m L,对4株革兰氏阴性菌的MIC为7.81~62.5μg/m L,对青霉、黑曲霉的MIC分别为31.25、62.5μg/m L。溶血试验结果显示:抗菌肽质量浓度≤62.5μg/m L时,其溶血率不超过10%;但抗菌肽质量浓度≥125μg/m L时,其溶血率超过80%。稳定性实验结果显示:该抗菌肽具有很强的热稳定性和p H稳定性,对蛋白酶有很好的耐受性。     

响应面分析法优化凝结芽孢杆菌发酵培养基

根据响应面法优化培养基配方,向基础培养基中添加廉价碳源和氮源,得到最优配方,即:蛋白胨7.5 g/L,牛肉膏5.0 g/L,葡萄糖(C_6H_(12)O_6·H_2O)15.0 g/L,淀粉8.78 g/L,玉米秸秆水解液0.83 L/L,氯化铵11.12 g/L和豆粕粉11.81 g/L,乙酸钠(CH_3COONa·3H_2O)3.0 g/L,磷酸氢二钾(K_2HPO_4·3H_2O)2.0 g/L,硫酸镁(Mg SO_4·7H_2O)0.58 g/L,硫酸锰(Mn SO_4·H_2O)0.25 g/L。在最优培养基下,可得到凝结芽孢杆菌菌数(21.1±0.27)×10~8CFU/m L,高于基础培养基的14.8±0.31×10~8CFU/m L,增幅达到42.6%;芽孢率51.2%,高于基础培养基的43.2%,增幅达到18.5%。本实验数据为今后凝结芽孢杆菌工业化培养提供了参考依据。     

海洋芽孢杆菌发酵培养基的优化

对实验室前期分离筛选出的一株对肺炎克雷伯氏菌具有较强抑制效果的海洋芽孢杆菌NO.26的发酵培养基进行优化,并研究其抑菌效果。通过单因素实验,确定了该菌株的最适培养基为甘露醇、酵母浸粉、氯化钠。又通过响应面法,使用Design expert 8.0.6软件进行进一步的优化。实验结果表明,海洋芽孢杆菌NO.26抑制肺炎克雷伯氏菌生长的最佳培养基为：甘露醇11.69 g/L,酵母浸粉3.55 g/L,氯化钠1.25 g/L。经优化后,抑菌圈直径由初始的12.85 mm达到17.89 mm。该优化结果对进一步研究其抑菌活性及代谢产物奠定了基础。     

响应面法优化芽孢杆菌CJPE209产角蛋白酶发酵培养基的研究

采用响应面法对芽孢杆菌（Bacillus sp.）CJPE209产角蛋白酶的发酵培养基组分进行优化。在前期单因素优化的基础上利用Plackett-Burman试验设计筛选出影响产酶的2个显著性因素：羽毛粉、蔗糖。在此基础上,采用最陡爬坡试验确定中心复合试验的中心点,然后对其他不显著因素进行最低添加量试验以降低生产成本和简化培养基组分。利用中心复合试验,得到预测最佳培养基组成为羽毛粉5.6 g/L、蔗糖13.6 g/L、尿素5.0 g/L、KH2PO4 0.4 g/L、MgSO4 1.44 g/L、CaCl2 1.1 g/L、NaCl 5.0 g/L,预测角蛋白酶酶活为501.9 U/mL。用预测最佳培养基来进行发酵验证试验,结果实际角蛋白酶酶活为503.5 U/mL,表明模型能较好的预测发酵后酶活。     

纳豆芽孢杆菌/短乳杆菌混合发酵米糠的响应面工艺优化

以稳定米糠为主要基质,豆渣为营养因子,纳豆芽孢杆菌和保加利亚乳杆、嗜热链球菌、植物乳杆茵、瑞士乳杆菌、短乳杆菌为试验菌株,运用固态发酵技术,采用响应曲面法对益生茵混合发酵米糠的固体发酵工艺进行优化分析。试验结果表明:短乳杆菌最适于与纳豆芽孢杆菌混合发酵米糠,经响应面优化后最优发酵条件如下:米糠54%、豆渣6%、水40%、接种量10%、纳豆芽孢杆菌与短乳杆菌接种比例为1:1、温度34℃,先接入纳豆芽孢杆菌发酵3 d后再接入短乳杆菌发酵2 d。发酵后米糠中纳豆激酶产生量较其他混合菌种发酵方式明显提高,其中纳豆芽孢杆菌活茵数达到6.8×10~9cfu/g短乳杆菌活茵数4.5×10~9 cfu/g。     

基于MTT比色和响应面法优化侧孢短芽孢杆菌最大活菌数培养条件

目的：探索获得侧孢短芽孢杆菌（Brevibacillus laterosporus）最大活菌数的最佳培养基成分及培养条件。方法：在建立MTT比色法与平板计数法的相关回归方程基础上,对获得最大活菌数的侧孢短芽孢杆菌最适培养基成分（碳源、氮源、无机盐）和培养条件（初始pH、温度、接种量、磷酸二氢钾）进行优化。结果：MTT比色法与平板计数法对活菌数测定结果表现出显著的线性关联（R²>0.999）;麦芽糖、氯化钙、初始pH、磷酸二氢钾为显著影响因子,最佳发酵条件为麦芽糖8.75 g/L,氯化钙0.17 g/L,初始pH 7.07、磷酸二氢钾3.73 g/L,此条件下活菌数为8.12×10⁸ CFU/mL,与理论活菌数（8.25×10⁸ CFU/mL）无显著差异。结论：基于MTT比色和响应面法优化侧孢短芽孢杆菌最大活菌数培养条件,优化后的活菌数较优化前提高了3.02倍。     

L-异亮氨酸发酵培养基的响应面法优化

借助于SAS软件 ,采用Plackett Burman试验设计法及响应面法分析 ,对L 异亮氨酸产生菌BrevibacteriumflavumTC 2 1进行了发酵培养基的优化研究。在初始发酵培养基的基础上寻优 ,优化后的发酵培养基使TC 2 1菌株的L 异亮氨酸产率提高了 2 2 5 2 %。     

响应面法优化普鲁兰多糖发酵培养基

通过对出芽短梗霉生长的培养基进行优化,以提高普鲁兰多糖的产量。首先采用单因素试验筛选出有显著效应的3个因素,再利用响应面Box-Behnken设计优化显著因素的水平。结果表明：碳源(蔗糖)添加量、氮源(酵母浸膏)添加量和金属离子对粗普鲁兰多糖的产量都有显著影响(P＜0.05),蔗糖添加量和酵母浸膏添加量的交互作用相对明显,蔗糖添加量和金属离子以及酵母浸膏添加量和金属离子的交互作用不显著。优化的培养基组成为：蔗糖添加量56.63g/L、酵母浸膏添加量3.74g/L、金属离子选择Mg2+,此条件下粗普鲁兰多糖产量为60.358g/L。     

微生物发酵生产水苏糖培养基的优化

通过Plackett-Burman设计和响应面分析对微生物发酵提纯水苏糖的培养基进行了优化。通过Plackett-Burman设计从6个因素中筛选出了有显著影响的酵母浸膏、酪蛋白胨和硝酸钠3个因素;通过最陡爬坡和Box-bohnken设计进一步优化,并利用Minitab软件进行回归分析,得到以上3个因素的适宜浓度分别为(g/L):酵母膏13.8、酪蛋白胨8.2、硝酸钠4.8。采用优化的培养基下,水苏糖纯度由85%提高到91%。     

Optimization of Medium Composition for Nisin Fermentation with Response Surface Methodology

ABSTRACT:  Nisin is an effective food biopreservative widely used in food industry. However, 1 problem of concern is limited production rate and final nisin concentration. A nisin-producing strain, L. lactis Lac2, a mutant strain with high yield of nisin, was obtained in our laboratory recently. In the present study, a fractional factorial design was applied to investigate the main factors that affect the yield of L. lactis Lac2. Central composite experimental design and response surface methodology were adopted to derive a statistical model for optimizing the composition of the medium. The results showed that the optimum medium for nisin production of L. lactis Lac2 was composed of 2.68% sucrose (w/v), 0.5% tryptone (w/v), 1% yeast extract (w/v), 0.3% Tween-80 (w/v), 0.02% MgSO₄·7H₂O (w/v), 0.81% NaCl (w/v), 1.91% K₂HPO₄ (w/v), 0.05% ascorbic acid (w/v), and 2% agar (w/v) (if necessary) at pH 6.5. When cultured in the optimum medium, the nisin yield is an average of 3381.81 IU/mL, which nearly doubled the yield when incubated in the initial medium. Also, the concentration of tryptone was decreased while that of the sucrose was increased when compared with CM broth, which means a reduction of the fermentation cost.     

响应面法优化青春双歧杆菌增殖培养基

为提高青春双歧杆菌在发酵液中的活菌数,以MRS为培养基,采用响应面法对培养基进行优化,同时比较了优化前后的生长曲线与pH的变化。通过响应面分析结果得到青春双歧杆菌的增殖培养基配方：葡萄糖15.85g/L、低聚果糖15.85 g/L、胰蛋白胨12.04 g/L、牛肉膏7.23 g/L、酵母粉9.63 g/L、柠檬酸铵2.75 g/L、K2HPO4·3H2O 2.75 g/L、乙酸钠6.875 g/L、吐温-80 1.0 mL、MgSO4·7H2O 0.2 g/L、MnSO4·H2O 0.05 g/L、L-半胱氨酸盐酸盐0.5 g/L。该菌在增殖培养基中28 h达到稳定期,比优化前缩短12 h;活菌数达到8.9×109 CFU/mL,是优化前的1.73倍。     

利用响应面分析法进行氨肽酶发酵培养基的优化

利用Minitab软件中的Plackett-Burman设计和响应面的Box-Behnken中心组合设计,对发酵生产甲硫氨酸氨肽酶的培养基进行优化。在培养基成分单因素优化的基础上,利用Plackett-Burman实验,确定麦芽糊精、酵母粉及硫酸镁为甲硫氨酸氨肽酶发酵生产的3个显著因素。进一步用最陡爬坡法实验将显著因素的水平逼近最优区域。最后用Box-Behnken建立这3个显著因素的二次回归模型,通过对响应面曲面进行分析,得出麦芽糊精、酵母粉和硫酸镁的最佳浓度分别为:26.00、5.3、0.204 g/L。在优化培养基中,甲硫氨酸氨肽酶生产菌的发酵水平增加约1.11倍,达到50.84 U/mL,实验值与预期值基本相符。     

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%。     

一株产L-赖氨酸菌株发酵培养基的响应面优化

本试验优化了一株黄色短杆菌HXLl09的发酵培养基以提高L．赖氨酸的产量。在研究葡萄糖、硫酸铵、豆饼水解液、KH2P04·3H20、MgS04·7H20、FeS04·7H20、MnSO4·H2O4＋单因素实验的基础上,DesignExpert软件的Box-BehnkenDesign（BBD）建立响应面模型。结果表明：HXL109最佳产酸条件为：葡萄糖89.48g／L,豆饼水解液30．77g／L,硫酸铵20．89g／L,KH2P04·3H204．5g／L。在此条件下L．赖氨酸的产量为142．65g门L,与预测值（143．67g／L）吻合度较高。通过发酵对比实验可见,用响应面分析法对该L-赖氨酸产生菌发酵培养基进行优化,可获得最佳的工艺条件。     

响应面法优化粪肠球菌包被发酵培养基

本研究旨在优化粪肠球菌包被发酵培养基,以获得高密度包被粪肠球菌。以包被培养活菌含量为检测指标,采用Plackett-Burman(PB)试验分析培养基中对粪肠球菌发酵影响最重要的主要因素,结合响应面法(RSM)对主要因素进行了优化,并研究了最优条件下包被培养的粪肠球菌冻干粉的稳定性。结果表明,最优包被发酵培养基配方为:葡萄糖4.93%、蛋白胨 1%、牛肉膏 0.8%、酵母粉 0.6%、柠檬酸铵 0.3%、K₂HPO₄·7H₂O 0.2%、MgSO₄·7H₂O 0.06%、MnSO₄·H₂O 0.045%、NaAc·3H₂O 0.6%、吐温80 0.1%、海藻酸钠 1.87%、纳米碳酸钙 3.65%。在此条件下,粪肠球菌包被活菌数达6.83×10⁹ CFU/mL,与预测值误差仅4.12%。贮存稳定性试验表明,制备成的冻干粉在37 ℃条件下贮存90 d后仍保留80%以上的存活率,说明包被培养粪肠球菌冻干粉具有较高的稳定性。