利用响应面法优化γ-聚谷氨酸发酵培养基

利用筛选出的枯草芽孢杆菌发酵生产γ-聚谷氨酸,并对其发酵培养基进行优化。首先采用逐因子试验法寻找出各因素的参考范围。在此基础上,利用Plackett-Burman试验筛选出显著影响γ-PGA产量的3个主要因素:酵母粉、谷氨酸钠和CaCl2。用最陡爬坡试验逼近最大产γ-PGA的区域。然后利用Box-Behnken试验对显著因素进行优化,得酵母粉、谷氨酸钠和CaCl2的最佳浓度分别为4.18g/L、76.89g/L和0.1422g/L。在优化后发酵培养基条件下,γ-PGA的产量达到了43.26g/L,比初始γ-PGA产量提高了1.035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%。     

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。     

布拉酵母高密度发酵培养基及发酵工艺优化

为实现布拉酵母高密度培养,对其高密度发酵培养基和发酵工艺进行优化。采用Plackett-Burman试验筛选培养基中的显著因素,并进行中心组合设计。通过人工神经网络（artificial neural network,ANN）和响应面试验建立菌体布拉酵母产量与培养基之间的关系模型,利用遗传算法（genetic algorithm,GA）进行全局寻优。结果表明,ANN模型有较好的数据拟合能力和预测能力,更适合处理复杂的非线性问题。GA优化获得最佳培养基组合：葡萄糖40.52 g/L、蛋白胨36.8 g/L、玉米浆17.32 g/L、硝酸钾14 g/L、酵母营养盐1.5 g/L、磷酸二氢钾0.6 g/L、硫酸镁0.8 g/L。利用该培养基进行摇瓶培养,菌体布拉酵母产量可达到8.21 g/L,比优化前提高1.39 倍。在此基础上利用1 L发酵罐培养确定最佳发酵工艺：温度30 ℃、接种量10%、pH 5.0、溶氧40%。利用50 L发酵罐进行扩大培养,流加葡萄糖和蛋白胨控制发酵液中葡萄糖3 g/L、氨氮0.06 g/L,菌体布拉酵母产量达到51.21 g/L。     

响应面法优化重组大肠杆菌发酵生产藻蓝蛋白培养基的关键介质组分

探讨响应面法优化重组大肠杆菌发酵生产藻蓝蛋白培养基的关键介质组分,确定其最佳用量。首先通过部分因素试验设计评价影响重组大肠杆菌发酵生产藻蓝蛋白产量的相关因素,筛选出具有显著效应的关键因素,然后采用响应面法确定关键因素的最佳质量浓度。筛选出的3?个具有显著效应的关键因素为蛋白胨用量、酵母提取物用量和K2HPO4·3H2O用量,其最佳用量分别为23.8、13.4?g/L和9.4?g/L,在该条件下获得的藻蓝蛋白质量浓度为15.28?mg/L。本研究结果为藻蓝蛋白的产业化生产和应用提供了一定实验支撑。     

云芝糖肽的液体发酵研究

通过液体培养和HPGFC测定,筛选获得有效成分和糖肽产量均较高的发酵生产菌株LS,然后优化其发酵培养基,并在30L发酵罐中进行放大实验。结果表明,在30L发酵罐中,发酵96h,菌体干重为24.29g/L,糖肽产量可达1.63g/L,经测定,提取所得的胞内糖肽其出峰时间与对照品基本一致,其蛋白质含量、总糖含量和单糖含量均符合国家药品标准WS-XG-021-2002要求,为云芝糖肽的工业化发酵生产奠定了基础。     

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。     

响应面法优化血红铆钉菇液体发酵培养基

应用Plackett-Burman设计法对影响液体发酵血红铆钉菇菌丝体产量的培养基组分进行筛选,确定影响菌丝体产量的主要因素为蔗糖、蛋白胨和硫酸锌。在此基础上采用最陡爬坡实验结合Box-Behnken响应面法优化血红铆钉菇液体发酵培养基。确定最优培养基配方为:蔗糖45g/L,蛋白胨5.62g/L,ZnSO433.34mg/L,K2HPO41g/L、KH2PO40.5g/L、MgSO40.5g/L。此条件下菌丝体预测产量为9.68g/L,实际试验产量为9.58g/L,证明模型预测具有很好的准确性。     

培养基成分对冬虫夏草菌生长的影响及其优化

以冬虫夏草菌体量为指标,研究了培养基中不同成分对虫草生长的影响,利用Plackett-Burman(PB)试验设计筛选出影响虫草菌生长的关键培养基成分,然后利用最陡爬坡试验和中心组合设计试验优化和确立最佳培养基配方,结果表明,葡萄糖、酵母粉和KH2PO4对虫草的生长有显著影响,优化后的培养基成分为葡萄糖59.35g/L、KH2PO4 1.47g/L、酵母浸粉16.83g/L、蛋白胨10g/L、MgSO4·7H2O0.1g/L.利用此培养基获得的虫草菌体量为26.86g/L,是优化前的2.5倍,为虫草工业化生产提供参考.     

L—苯丙氨酸工程菌株高密度发酵的研究

高密度发酵是现代发酵工程的一项新技术,能显著提高大肠杆菌工程菌体和基因工程产品的产量。对于重组大肠杆菌的发酵来讲,实现高密度发酵,可相应地缩小生物反应器的体积和降低生物量的分离费用,从而降低生产成本,达到提高生产效率的目的。本文通过均匀优化实验设计对L—苯丙氨酸大肠杆菌工程菌种子培养基的主要成分进行了优化研究,并通过30L全自动发酵罐来表征优化,结果显示:硫酸铵3.0g/L,硫酸镁7.0g/L,酵母抽提物13g/L具有较好的工程菌生长的同步性,种子OD610在稀释100倍后达到0.190,为进一步实现高密度发酵生产打下基础。     

毕赤酵母产伏马毒素B1羧酸酯酶发酵条件和培养基的优化

为提高毕赤酵母重组菌产伏马毒素B1(fumonisin B1,FB1)羧酸酯酶的摇瓶发酵水平,以酶活力为指标,对发酵条件和培养基进行优化。通过单因素试验对发酵条件进行优化。通过Plackett-Burman试验筛选出关键培养基成分,再进行正交试验建立试验数据样本,最后建立误差反向传播神经网络模型进行预测并寻找最优发酵培养基组成。经优化得到的发酵条件:诱导温度28℃,初始p H 6.0,每24 h补加体积分数为1%的甲醇,诱导96 h;优化后发酵培养基组成:蛋白胨23 g/L、KH2PO444 g/L、PTM4 (Pichia trace minerals 4)微量元素溶液1.5 m L/L、K2SO47.15 g/L、Mg SO4·7H2O 5.85 g/L和酵母粉5 g/L。FB1羧酸酯酶酶活力达到402 U/m L以上,较优化前提高了1.19倍。优化后显著提高了重组菌株的产酶能力,研究结果为FB1羧酸酯酶发酵罐优化提供了基础数据。     

乳酸乳杆菌胞外多糖的发酵条件优化

对乳酸乳杆菌发酵生产胞外多糖的发酵条件进行了优化。在确定Elliker培养基为最适培养基的基础上,利用Plackett-Burman试验设计,筛选出对胞外多糖产量有显著影响的因素,即酵母粉、发酵时间、初始pH值,然后针对这3个关键因子,用单因子试验及中心组合试验优化得到最佳发酵条件。结果表明:当酵母粉为17.35 g/L,初始pH 5.85,发酵时间23.18 h时,乳酸乳杆菌胞外多糖实际产量可达3.910 g/L。     

响应面法优化囊酵母XHV25产果胶酶发酵培养基的研究

试验采用响应面法对囊酵母(Zygoascus sp.)XHV25液体发酵产果胶酶的培养基组分进行优化。在前期运用单因素试验优化的基础上,利用Plackett-Burman试验设计筛选出培养基组分中影响果胶酶活力的2个显著性因素:橙子皮粉和K_2HPO_4·3H_2O。运用单因素试验研究PB试验设计筛选出的不显著因素的最低添加量来降低生产成本;运用最陡爬坡试验研究PB试验设计筛选出的显著因素以找到中心复合试验的中心点。利用中心复合设计确定显著性因素之间的交互作用及最佳组成。最终得到的预测最佳培养基组分为:橙子皮粉31.2 g/L、蛋白胨1 g/L、牛肉膏3 g/L、K_2HPO_4·3H_2O 0.094 g/L、KH_2PO_4 0.5 g/L、CaCl_2 0.5 g/L,在此预测最佳培养基组分下得到的果胶酶活力为28.97 U/mL。在预测最优培养基组合下进行发酵验证性试验,得到果胶酶活力的平均值为29.02 U/mL。实测值与预测值吻合良好,由此可见该模型可较好地预测发酵后的果胶酶活力。     

响应面法优化吸水链霉菌产雷帕霉素发酵培养基

目的 优化吸水链霉菌产雷帕霉素发酵培养基,提高雷帕霉素产量。方法 利用Plackett-Burman试验设计筛选出培养基中影响雷帕霉素发酵产量的显著因素,爬坡试验确定主要因素的最适范围,响应面法确定各显著因素的最优水平。结果 获得最优发酵培养基配方为：葡萄糖37.60 g/L、甘露醇30 g/L、黄豆粉28.37 g/L、硫酸铵1.25 g/L、磷酸氢二钾5 g/L、磷酸二氢钾5 g/L、L-赖氨酸1.5 g/L、复合氨基酸1.83 g/L。结论 在最优发酵培养基培养下,雷帕霉素发酵水平由初始182.23 mg/L提高到279.56 mg/L,提高了53.41%。     

抗肿瘤靶向工程菌的高密度发酵及菌粉研制

为获得侵袭性抗肿瘤靶向工程菌株EcNA高菌体浓度的培养基配方,在单因素试验的基础上,通过Plackett-Burman试验筛选出对菌体浓度影响最显著的因素为酵母抽提物、K2HPO4用量,对显著影响因素进行中心组合试验响应面分析。结果表明最佳培养基成分为：可溶性淀粉2?g/L、酵母抽提物50.3?g/L、K2HPO4?14.26?g/L、KH2PO4?3?g/L、MgSO4?0.3?g/L、微量元素母液2?mL/L、接种量3%。发酵后溶液中菌体OD600?nm?达到7.602,菌体生物量达到2.96×109?CFU/mL,比优化前提高了78.3%。以冻干保护剂在冷冻干燥过程中对工程菌株的保护效果为研究对象,通过正交试验得到制成菌粉的最佳保护剂配方为脱脂乳14.25?g/100?mL、蔗糖3?g/100?mL、抗坏血酸钠3?g/100?mL,优化后菌体冻干粉存活率可达86.32%,利于制成延长贮存期的口服菌粉胶囊。     

响应面分析优化ε-聚赖氨酸发酵培养基

采用Plackett-Burman 试验设计及响应面分析法, 对一株白色链霉菌发酵ε-聚赖氨酸培养基进行优化.首先利用 Plackett-Burman 试验设计筛选出显著影响产ε-聚赖氨酸的因素, 再利用最陡爬坡路径逼近最大响应区域, 最后在此基础上利用中心组合试验及响应面回归分析确定最优培养基. 结果表明, 葡萄糖、(NH4)2SO4与ε-聚赖氨酸产量存在显著的相关性,其最适浓度分别为33.196,8.572 g/L,在优化条件下,ε-聚赖氨酸产量达到(2.491±0.124)g/L与预测值2.543 139 g/L非常接近,产量提高了63.6%.     

优化陈米糖化液提高细菌纤维素产量的研究

以木醋杆菌（Acetobacter xylinum）为发酵菌种,通过Plackett-Burman试验设计确定了陈米糖化液培养基中酵母膏、KH2PO4、FeSO4、乙醇对木醋杆菌发酵产细菌纤维素具有显著影响,并采用Box-Behnken试验设计对各显著影响因子进行优化,获得最优的陈米糖化液发酵培养基配方为：在陈米糖化液培养基基料中加入酵母膏13.1 g/L、蛋白胨10 g/L、KH2PO4 5.7 g/L、MgSO4 3.1 g/L、FeSO4 0.3 g/L、柠檬酸0.3 g/L、无水乙醇4.0%。在此优化条件下,细菌纤维素的产量为7.08 g/L,是陈米糖化液培养基基料发酵产细菌纤维素（0.38 g/L）的18.6倍,比基础发酵培养基细菌纤维素产量（4.80 g/L）提高了47.5%。     

灵芝酸发酵工艺条件的优化

研究了培养基组成和发酵条件对灵芝酸产量的影响,在单因素试验的基础上通过正交试验确定了提高灵芝酸产量的最佳培养基组成和最佳发酵条件.获得胞外灵芝酸的最佳发酵工艺条件为蔗糖40g/L,豆饼粉1.5g/L,KH2PO4 1.5g/L,MgSO4 1.5g/L,起始pH值为6.0,转速150r/min,装液量100mL,温度30℃;在优化后的条件下菌体生物量和灵芝酸产量分别为9.15g/L和0.441g/L.     

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。