粪肠球菌HX-3-6产γ-氨基丁酸发酵条件的优化

目的优化粪肠球菌HX-3-6产γ-氨基丁酸(γ-Aminobutyric acid,GABA)的发酵条件,提高GABA的产量。方法通过单因素试验和正交试验对产GABA的粪肠球菌HX-3-6发酵条件进行优化,采用Plackett-Burman(PB)试验设计法筛选产GABA的培养基主要影响因素,应用Box-Behnken设计及响应面分析对影响发酵产GABA的主要培养基因素进行优化;用最终优化的配方进行3次验证试验。结果最佳发酵条件为底物浓度30 g/L,起始pH 5.5,发酵时间72 h,温度35℃;PB法筛选出了培养基中有显著效应的4个因素为MnSO4﹒H2O、NaCl、柠檬酸三胺和葡萄糖,经Box-Behnken设计及响应面分析,确定该4个主要影响因素的最佳浓度分别为0.100 785、0.224 459、0.215 355及12.335 95 g/L。3次验证GABA的产量平均可达16.027 g/L,比优化前(11.006 g/L)提高了45.62%。结论优化的粪肠球菌HX-3-6发酵条件和培养基可显著提高GABA产量,为其工业化生产奠定了基础。     

实验设计法优化核酸酶P1的发酵培养基

采用实验设计法研究了碳源、氮源和磷源等因素对桔青霉(Penicillium citrinum)M02发酵产核酸酶P1的影响. 实验结果表明，含有玉米浆的复合氮源可以明显地提高核酸酶P1的产量. 同时通过两轮实验建立了一个可以较好预测实际发酵的二次模型，并依据此模型优化了碳源、氮源以及磷源的组成，优化后的产核酸酶P1的发酵培养基组成为(g/L)：葡萄糖38.73，蛋白胨1.91，玉米浆1.84, KH2PO4 0.6, K2HPO4×3H2O 0.6, MgSO4 0.4, CaCl2 0.4, ZnSO4×7H2O 0.4. 用此培养基进行发酵，实际产酶水平为648.3 U/ml，与优化前的380 U/ml相比提高了约70%. 此外，还初步探讨了玉米浆促进P1酶发酵的机理，这是因为玉米浆与蛋白胨相比含有了较多有利于P1酶发酵的氨基酸，如甘氨酸、丙氨酸以及丝氨酸等.     

高酶活性β-甘露聚糖酶定向进化及其用于制备甘露寡糖

为了提高β-甘露聚糖酶的活性,本研究采用易错PCR将来源于地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)KD-1的β-甘露聚糖酶基因manBl进行分子进化,并在枯草芽孢杆菌(B. subtilis)中进行表达,以定向筛选酶活性提高的β-甘露聚糖酶突变体。筛选得到的突变体ManBl (I91N/L211I),其比酶活性为 15554.7 U/mg,是野生型ManBl的4.2倍,食品级表达的胞外酶产量达17601.3 U/mL。应用AlphaFold2对该酶的三维结构进行预测,结果表明,尽管β-甘露聚糖酶的2个位点(I91N 和 L211I)位于催化中心之外,但在很大程度上影响酶活性。β-甘露聚糖酶ManBl (I91N/L211I)水解魔芋胶产物主要由甘露六糖、甘露三糖和甘露二糖组成。该研究首次报道I91N/L211I 2个位点联合突变能够提高β-甘露聚糖酶活性；ManBl (I91N/L211I)食品级表达,为该酶绿色安全地应用奠定了基础。     

响应面法优化胶原蛋白发酵培养基和培养条件

目的利用统计学方法对重组大肠杆菌发酵培养基进行优化,提高胶原蛋白产量。方法应用Plackett-Burman试验设计法和响应面法,对发酵培养基6种组分配比和2个初始发酵条件进行优化;用Design-Expert软件对实验数据进行多元回归分析,并建立3种主要因素(葡萄糖、混合氮源和K2HPO4)与胶原蛋白产量之间的函数关系。用最终优化的配方进行5次验证试验。结果培养基3个最佳浓度为:葡萄糖为14.69 g/L、混合氮源为15.04 g/L、K2HPO4为11.91 g/L,胶原蛋白表达率可达33.95%。5次验证试验所测得的胶原蛋白平均表达率为34.02%,与预测结果基本一致。结论优化的重组大肠杆菌发酵培养基可显著提高胶原蛋白产量。     

不透明红球菌生产谷氨酸氧化酶发酵过程优化

优化了用不透明红球菌FMME1-41所产谷氨酸氧化酶(LGOX)转化L-谷氨酸产α-酮戊二酸(α-KG)的工艺条件.结果表明,最佳发酵培养基为酵母粉6 g/L,大豆蛋白胨2 g/L,(NH_4)_2SO_4 0.8 g/L,葡萄糖25 g/L,KH_2PO_4 3 g/L,MgSO_4 0.6 g/L,MnSO_4 0.3g/L,L-谷氨酸2.5 g/L,在其中发酵30 h,LGOX酶活达6.12 U/mL;在7.5 L发酵罐中优化发酵放大和补料策略,发酵40 h后LGOX酶活达21.5 U/mL;在2 L发酵罐中转化L-谷氨酸生产α-KG,产量达92.0 g/L,摩尔转化率为92.6%,生产强度为9.2 g/(L·h).     

枯草芽孢杆菌产芽孢发酵培养基的优化研究

在三角瓶培养条件下,采用单因素实验对枯草芽孢杆菌B53发酵培养基碳源、氮源进行了优化。在此基础上进行了正交实验,确定了菌株B53最佳的产孢发酵培养基为葡萄糖25g/L、大豆蛋白胨14g/L、玉米浆17g/L、NaCl 3g/L,MgSO_4 0.2g/L。在最优条件下发酵培养,芽孢浓度为9.6×10~9个/mL。     

基于响应面法的纳他霉素生产菌株发酵培养基优化

为提高纳他霉素的发酵产量,采用单因素实验和响应面分析法(RSM)对纳他霉素(Streptomyces natalensis HW-2)生产纳他霉素的发酵培养基进行优化。通过单因素实验筛选出最佳碳源为葡萄糖,氮源为酵母浸出粉和牛肉膏,最佳氧载体为大豆油;利用Design-Expert 8.0.6软件对以上因素进行优化,得到培养基组成为:葡萄糖45 g/L,酵母浸出粉4 g/L,牛肉膏9 g/L,大豆油37 m L/L。在该条件下,纳他霉素产量达到2 210 mg/L。     

安丝菌素P-3生产菌株Actinosynnema pretiosum ssp. auranticum的诱变育种及其发酵培养基优化

为了提高安丝菌素P-3（AP-3）的发酵产量,通过紫外诱变并运用紫外-分光光度法建立96孔板高通量快速筛选体系对原始菌株（Actinosynnema pretiosum ssp.auranticum）进行育种,筛选获得了一株产量较高的突变菌株B24-13。发酵7天后,其发酵液中AP-3的含量为112.5mg/L,是原始菌株的2.03倍。随后通过单因素优化与正交实验设计对突变菌株B24-13进行发酵培养基优化,得到最优发酵培养基组分：蔗糖25g/L,甘油15g/L,玉米浆25g/L,CaCO₃ 7g/L,异丁醇2g/L,缬氨酸0.5g/L,MgSO₄·7H₂O 0.5g/L,FeSO₄·7H₂O 0.01g/L。对优化结果进行验证实验,发酵7天后AP-3的产量为（127.5±6.3） mg/L。实验结果表明：通过对生产菌株的诱变育种与发酵培养基优化可有效的提高AP-3的发酵产量,也从侧面验证了该研究所建立的96孔板高通量快速筛选体系用于AP-3高产菌株的初筛是可行的。     

双水相萃取直接从枯草芽孢杆菌发酵液中提取β-甘露聚糖酶

研究了聚乙二醇(PEG)平均相对分子质量、PEG浓度、(NH4)2SO4浓度、NaCl浓度对β-甘露聚糖酶和总蛋白分配系数、相体积比和萃取率的影响。实验表明PEG100020%(m/m)和(NH4)2SO415%(m/m),NaCl为2%(m/m)组成的双水相体系,室温下直接对含菌体的枯草芽孢杆菌发酵液抽提β-甘露聚糖酶,可纯化2.76倍,萃取率达98.79%。     

海洋微生物溶菌酶的发酵优化与中试生产

以海洋细菌S-12-86为试验菌株,采用摇瓶发酵优化的方式,研究培养基组分(碳源、氮源、碳源与氮源的比例、金属离子)与发酵条件(培养温度、接种体积分数、装液体积分数、起始pH值、产酶周期)对海洋微生物溶菌酶产量的影响,并进行中试放大试验。结果表明:该菌产酶最佳培养基组分为:葡萄糖10 g/L,蛋白胨5 g/L,MgSO45 g/L,CaCl22 g/L;最适发酵培养温度为30℃,接种体积分数为4.0%,装液体积分数为10.0%,起始pH值为8.0,发酵周期24 h。海洋细菌S-12-86发酵优化后的产酶量(25636.8 U/mL)较优化前的产酶量(14454.4 U/mL)提高了75.4%。海洋微生物溶菌酶中试发酵的产酶量达26697.87 U/mL。说明摇瓶发酵优化条件可以应用于海洋微生物溶菌酶中试生产上。     

磷脂酶D的紫外诱变选育及发酵条件的优化

磷脂酶D在催化磷脂酰基交换反应中具有重要的应用价值。本文对产磷脂酶D野生链霉菌株进行紫外诱变,筛选得到一株产酶活力提高42.5%的变异株。通过摇瓶培养,对发酵条件进行探究。确定的最佳培养基组成为：葡萄糖10.0 g/L,牛肉膏和蛋白胨各5.0 g/L,MgSO4?7H2O 1.0 g/L,CaCl2 3.0 g/L,NaCl 2.0 g/L;表面活性剂Tween80对产酶有促进作用,其适宜浓度为0.60 g/L。在上述条件下,摇瓶发酵产酶活力达3.23 U/mL。     

超高浓度乙醇发酵培养基优化与酵母生理变化

为促进超高浓度乙醇发酵(350 g/L起始葡萄糖),采用均匀设计法优化发酵培养基成分,结果为8.2 mmol/L Mg2+,1.0 mmol/L Ca2+,30.0 g/L蛋白胨和27.1 g/L酵母浸出膏。采用该优化培养基,实验测得发酵终点乙醇体积分数为18.3%,比未优化时提高约58%,同时,菌体生长和葡萄糖转化利用等其它参数也明显提高。实验进一步探索与发酵状况改善有关的酵母生理方面的变化。结果表明,在发酵过程中生长于优化培养基的菌体的质膜ATP酶活力和胞内海藻糖含量明显高于对照组,提示二者在促进发酵中的重要作用。这是超高浓度乙醇发酵培养基优化引起酵母质膜ATP酶活力和胞内海藻糖含量变化的首次报道。     

中性β-甘露聚糖酶分批发酵动力学研究

以魔芋粉为碳源,研究了10 L自控发酵罐中枯草芽孢杆菌TJ-200603分批发酵产中性β-甘露聚糖酶的过程动力学。实验数据表明,菌体生长呈现典型S型曲线,而酶的合成与菌体生长同步进行,属于生长耦联型。基于这些过程曲线的变化规律,构建了β-甘露聚糖酶分批发酵过程的动力学模型。并经非线性拟合和优化,获得了最佳的模型参数值,最终确定了能够较好表征实际发酵过程中菌体细胞生长、产物β-甘露聚糖酶合成以及基质总糖消耗的3个动力学方程。     

一株聚乙烯醇降解酶产生菌的产酶条件优化

枯草芽胞杆菌WSH-062在摇瓶培养中能产生胞外的PVA降解酶。通过单因素及正交实验对其进行了发酵条件的优化。研究结果表明:该菌产生的PVA降解酶为诱导型酶;2 g/L的复合氮源(NaNO3和酵母粉的配比为1∶1)就能满足细胞生长和产酶的营养需要。正交实验分析得到最优的发酵培养基为:PVA 30 g/L,酵母粉12.2 g/L,NaNO3 10.1 g/L,MgSO4.7H2O 0.35 g/L,KH2PO4 3 g/L,pH值7.2。优化之后的PVA降解酶酶活达到5.00 U/mL,比优化前提高了4.75倍,并且重复性较好。     

利用响应面分析法优化鸟苷发酵培养基

目的利用响应面分析法对鸟苷发酵培养基进行优化,提高鸟苷产量。方法采用响应面分析法对鸟苷发酵培养基的3种主要成分葡萄糖、酵母粉和豆饼水解液进行优化。用Design-Expert软件对实验数据进行多元回归分析,并建立3种因素与鸟苷产量之间的函数关系。用最终优化的配方进行3次验证试验。结果通过岭脊分析,获得培养基中3因素最佳浓度为:葡萄糖12.0%,酵母粉1.4%,豆饼水解液4.0%,发酵液鸟苷最高产量可达28.3g/L。3次验证试验所测得的鸟苷产量分别为28.14、28.32和27.86g/L,平均值为28.10g/L,与预测结果基本一致。结论利用响应面分析法可优化鸟苷发酵培养基,显著提高鸟苷的产量。     

响应面分析优化霉酚酸发酵培养基

借助Design Expert 7.0软件,对霉酚酸发酵培养基的主要成分进行优化研究。首先采用全因子设计找出玉米浆和蔗糖为影响霉酚酸产量的主要因素,通过最陡爬坡法逼近最大响应区域,再利用中心组合设计及响应面分析法进行回归分析,求得两因素的最优水平：玉米浆98 g/L,蔗糖53 g/L。经验证,发酵培养基优化后菌株产量提高了38.2%。     

深红酵母摇瓶发酵生产β-胡萝卜素工艺条件的研究

探讨了利用深红酵母摇瓶发酵生产β-胡萝卜素的工艺条件,主要从培养基配方、培养条件以及破壁方法等三个方面进行了优化研究。通过多因素实验确定了深红酵母的最佳培养基配方为:葡萄糖4%,蛋白胨0.7%,酵母膏0.3%,Ca2+0.02%,维生素B23.5 mg/L,优化后β-胡萝卜素产量提高了12.24%;最佳培养条件为:温度28℃,pH 6.0,接种量6%,装液量80 mL/250 mL,优化后β-胡萝卜素产量提高了20.11%;最佳的破壁方法是酸热法。     

培养基成分对红曲色素发酵过程中生物量及色价的影响

利用单因素实验对红曲霉发酵过程中生物量与色价的影响进行了研究。通过单因数实验得到最佳碳源和氮源分别是玉米粉和Na NO3。实验得到优化发酵培养基:玉米粉浓度50 g/L,Na NO3浓度7 g/L,KH2PO4浓度8 g/L,Ca Cl2浓度0.05 g/L,优化的培养基用于红曲霉发酵生物量达到了24.7 g/L,色价达到了110 u/L。     

利用响应面法优化出芽短梗霉As3．933产普鲁兰多糖发酵培养基

采用响应面分析法对出芽短梗霉As3．933产普鲁兰多糖的发酵培养基进行优化。首先利用Plackett-Bur-man实验筛选出影响普鲁兰多糖产量的主要因素为酵母膏、（NH4）zSO4和K2HPO4,再利用最陡爬坡实验逼近最大响应区域,最后通过Box-Behnken实验并运用Design-Expert8．0软件优化发酵培养基。确定优化培养基组成为：蔗糖62．5g·L-1,（NH4）2S040．67g·L-1,酵母膏2．84g·L-1,K2HPO47．12g·L-1,NaCl1．25g·L-1,MgS04·7H200．25g·L-1,pH值6．5,优化后的普鲁兰多糖产量达到22．29g·L-1,较初始液体发酵培养基（17．32g·L-1）提高了28．70％。     

地衣芽孢杆菌P-104发酵生产g-聚谷氨酸条件优化

对地衣芽孢杆菌P-104发酵合成g-PGA的条件(接种时间、接种量和培养基组成等)进行了优化,并在发酵罐中进行了批式发酵实验. 结果表明,该菌可利用合成培养基生产较高浓度超高分子量(大于2500 kDa)的g-PGA,最佳培养基组分为(g/L)：葡萄糖 80,谷氨酸钠 70,柠檬酸钠 10, (NH4)2SO4 10, MnSO4 0.15, MgSO4 0.8, K2HPO4 0.6, NaNO3 4. 接种时间与量分别为8 h和3%(j)、初始pH 7.5条件下,37℃下180 r/min摇瓶培养24 h,发酵液中g-PGA浓度可达44.7 g/L,比生产速率为1.49 g/(L×h),是已报道的同类比生产速率的2倍. 采用优化培养基在6.6 L发酵罐中批式发酵培养33 h, g-PGA浓度为32 g/L,比生产速率为0.97 g/(L×h).