磷限制下大型海藻与微藻间资源竞争理论的实验验证(英文)

用一次性培养法结合Monod方程测得海洋微藻_亚心型扁藻 (Tetraselmissubcordiformis (Wile)Hazen)与大型海藻_孔石莼 (UlvapertusaKjellm .)磷限制下的生长动力参数。孔石莼具有较低的半饱和生长常数及最大生长率 ,其分别为 0 .0 16 μmol/L和 0 .16d-1,而亚心型扁藻的半饱和生长常数和最大生长率分别是 0 .0 2 1μmol/L和 0 .83d-1。两种藻类间的营养竞争实验采用半连续培养法在磷限制条件下进行 ,实验过程中 ,分别对两者施予相同或不同的去除率 ,使两者享有相同或不同的资源需求值R 。由Monod方程所作的竞争预测与实验观察结果的比较显示 :仅在两种藻类间的资源需求值R 差异显著 (t检验 ,P <0 .0 1)时 ,Monod方程才能对竞争结果作出较为准确的预测 ;在两种藻类享有相同的资源需求值R 时 ,亚心型扁藻在竞争中取代孔石莼。Monod模型仅能部分预测大型海藻与海洋微藻间的竞争结果。     

产朊假丝酵母全细胞转化合成谷胱甘肽的营养条件

为了进一步提高产朊假丝酵母全细胞转化生物合成谷胱甘肽(GSH)的能力,利用响应面分析方法对酵母培养的发酵培养基进行优化。在单因素实验的基础上,通过Plackett-Burman设计筛选出显著影响GSH转化力的2个主要因素:葡萄糖和KH2PO4。采用最陡爬坡试验和响应面设计预测了葡萄糖和KH2PO4的最佳质量浓度分别为58.5和17.2 g/L。验证实验结果表明,在该优化培养基条件下,酵母细胞的GSH转化力为1.54 mg/(g·h),比优化前提高了1倍。该结果为类似的采用全细胞转化法高效合成有用化学品的研究与开发提供了可行的优化思路。     

杜氏盐藻电击转化方法的系统优化

本研究系统分析了盐藻生长状态、电击条件、电击缓冲液成分和质粒浓度等条件对电击转化效率的影响。实验结果表明:正常接种后培养7d对数生长中期的盐藻细胞,在25μF、0.8kV的电击条件下加入终浓度为10μg/mL的质粒可使盐藻电击转化效率达到1.85‰;电击缓冲液中加入0.4mol/L的甘油可使转化效率显著提高至2.03‰(P<0.05)。在上述优化电击体系下,运用3种不同质粒分别转化盐藻细胞后获得的转化效率无显著差异。通过对电击转化中相关因素的优化,本研究建立了一种适用于杜氏盐藻的高效稳定的电击转化体系,为杜氏盐藻的转基因研究提供有效方法。     

三种微藻对城市二级出水脱氮除磷作用的研究

利用污水培养微藻可去除废水中的氮、磷污染物, 又可以实现生物质生产的耦合。以城市二级出水做为培养基, 选取了小球藻(Chlorella sp.)、栅藻( Scenedesmus sp.)、螺旋藻(Spirulina sp.)为实验藻种, 考察3种微藻的生长特性和脱氮除磷的能力。结果表明, 所选的藻种在模拟二级出水中都能较好生长, 其中栅藻的生物量高于小球藻和螺旋藻, 最大生物量分别为0.328 g·L-1、0.264 g·L-1、0.192 g·L-1, 比生长速率为0.226 d-1、0.213 d-1、0.197 d-1。栅藻的油脂产量达97.35 mg·L-1, 高于其他两种微藻。3种微藻对模拟二级出水都具有较好的脱氮除磷效能, TP的去除率达到90%以上, TN的去除率达到80%以上。实验结果表明利用3种微藻均可达到对二级出水的深度脱氮除磷和生物质的富集。     

优化尿素包和法富集鼠尾藻中多不饱和脂肪酸工艺

利用响应曲面分析法优化尿素包和法富集鼠尾藻中多不饱和脂肪酸的工艺,分别以亚油酸(LA,Y1)、亚麻酸(GLA,Y2)、十八碳四稀酸(SA,Y3)、花生四稀酸(AA,Y4)、二十碳五稀酸(EPA,Y5)、总的不饱和脂肪酸(PUFAs,Y6)为响应变量,采用三因素中心复合旋转设计来研究尿素脂肪酸质量比值(X1),结晶温度(X2),结晶时间(X3)对响应变量的影响,并建立二次多项式数学模型.实验表明,最佳工艺条件为尿素脂肪酸质量比值3.5,结晶温度-5℃,结晶时间20.4 h,在此工艺条件下,最大多不饱和脂肪酸的总量可达85.02%.     

响应面法优化海洋微生物发酵产生纤溶化合物的培养条件

采用响应面法对海洋微生物长孢葡萄穗霉菌FG216发酵产生纤溶化合物FGFC1 (Fungi fibrinolyticcompound 1)培养条件进行优化.在单因素试验结果的基础上通过Design-Expert软件对培养时间、诱导物添加量、培养温度进行3因素响应面试验设计,以FGFC1产出量为响应值优化菌株FG216的培养条件,并验证响应面预测值与实测值的一致性.结果表明,在培养时间为9d、诱导物添加量为0.5％、培养温度为28℃的最优培养条件下FGFC1产量可达1 978.33 mg/L,实测值与响应面预测值拟合良好,说明通过响应面试验设计对FG216培养条件的优化是有效的.     

磷限制下大型海藻与微藻间资源竞争理论的实验验证

用一次性培养法结合Monod方程测得海洋微藻-亚心型扁藻(Tetraselmis subcordiformis (Wile) Hazen)与大型海藻-孔石莼(Ulva pertusa Kjellm.)磷限制下的生长动力参数.孔石莼具有较低的半饱和生长常数及最大生长率,其分别为0.016 μmol/L和0.16 d-1,而亚心型扁藻的半饱和生长常数和最大生长率分别是0.021 μmol/L 和0.83 d-1. 两种藻类间的营养竞争实验采用半连续培养法在磷限制条件下进行,实验过程中,分别对两者施予相同或不同的去除率,使两者享有相同或不同的资源需求值R*.由Monod方程所作的竞争预测与实验观察结果的比较显示:仅在两种藻类间的资源需求值R*差异显著(t检验,P＜0.01)时,Monod方程才能对竞争结果作出较为准确的预测;在两种藻类享有相同的资源需求值R*时,亚心型扁藻在竞争中取代孔石莼.Monod模型仅能部分预测大型海藻与海洋微藻间的竞争结果.     

响应面法优化酿酒酵母产油脂条件

运用响应面法对酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)产油脂以及发酵条件优化进行了研究。首先根据单因素实验结果,利用Plackett-Burman设计对影响其产油脂相关因素进行评估并筛选出具有显著效应的3个因素:柠檬酸,CaCl2和初始pH值。接着用最陡爬坡试验逼近以上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,确定其优化后发酵条件为(w/v):葡萄糖15%,蛋白胨0.2%,酵母浸粉0.4%,柠檬酸0.471%,MgSO4·7H2O0.1%,ZnSO4·7H2O0.2%,CaCl20.025%,FeSO4·7H2O0.005%,初始pH值为6.74,180r/min,30°C培养96h。优化后的油脂产率(干重)达到14.55%,比在种子培养基中油脂产率4.76%提高了2倍左右。     

利用响应面法优化巴卡亭III生成10-DAB的工艺条件

10-脱乙酰基巴卡亭III(10-DAB)是紫杉烷类抗肿瘤药物多烯紫杉醇的前体物质。采用响应面法优化成团泛菌P2-A-8转化巴卡亭III生成10-DAB的工艺条件。利用Box-Behnken试验和方差分析,从菌体培养时间、菌体浓度OD600、底物终浓度、转化温度、转化时间5个方面优化成团泛菌P2-A-8转化巴卡亭III生成10-DAB的工艺条件。结果表明,获得最佳转化工艺条件为:菌体经过二级培养12 h,转接后调节初始OD600为3.0,此时,加入溶解于甲醇的巴卡亭III溶液,使其终浓度为0.007 mg/m L,32℃,200 r/min下转化4 d,此时10-DAB的生成率达到24.5%,比优化前提高了446.8%。实验结果表明,响应面法优化成团泛菌P2-A-8转化巴卡亭III生成10-DAB的工艺条件合理可行。该研究成果对于多烯紫杉醇生物合成具有重要的应用价值。     

产脂肪酶粘质沙雷氏菌发酵产酶条件的优化

目的：通过对产脂肪酶粘质沙雷氏菌发酵条件的优化,使其酶活力得到大幅度提高。方法：用响应面法对产脂肪酶粘质沙雷氏菌的发酵产酶培养条件进行了优化。首先通过逐因子实验考察了该菌株产酶所需的最适碳源和氮源,在此基础上通过Plackett-burman法设计实验,考察了几种因素对产酶影响的大小,然后用最陡爬坡实验逼近以上几种因子的最大响应区域后,采用Box-Behnken设计25组实验,并利用Design-Expert对实验结果进行二次回归分析。结果：对产酶具有显著效应的4个因素为：蛋白胨、CaCl2、吐温、大豆油。实验优化到最佳的产酶条件为：糊精1%,蛋白胨0.7%、CaCl20.3%、吐温-80 1.68%、大豆油1.81%、K2HPO40.05%、MgSO40.05%、FeSO40.1%。结论：优化后发酵液上清的脂肪酶活力可达97.52U/ml,比优化前提高了10倍。     

酶法合成2-氧-α-D-葡萄糖基-L-抗坏血酸(AA-2G)条件的研究

采用单因素优化法对环糊精葡萄糖苷转移酶(CGTase)合成糖基抗坏血酸(AA-2G)条件进行优化,AA-2G的产量为2.76 g/L,比未优化前0.46g/L提高了500%。再采用响应面法对AA-2G合成条件进行优化。由Plackett-Burman法筛选出三个主要因素为:pH、V_C和麦芽糊精浓度;由最陡爬坡实验得出最佳响应面区域;最后由Box-Behnken实验,得到最优条件为:pH 5.51,V_C36.16g/L,麦芽糊精28.54 g/L,转化时间24 h,温度37℃。在此条件下,AA-2G的理论产量为3.15 g/L,通过验证实验,得出AA-2G的产量为3.13 g/L,与预测的理论值接近,比单因素优化的结果(2.76g/L)提高了14%。     

响应面法优化L.lactis WH11-1生成GABA的发酵条件

通过响应面分析的方法对L．1actis Willl-l发酵生产y-氨基丁酸的培养条件进行了优化。运用中心组合设计和响应面分析考察了接种量、初始pH值和培养温度对y-氨基丁酸产量的影响,得出最佳培养条件：接种量4．5％,初始pH值为6．0,培养温度为32℃。在此条件下培养96h,GABA生成量达8．63g／L,实验值与预测值基本相符。     

响应面法优化粪产碱菌Alcaligenes faecalis DL-08产纤维素酶培养工艺

利用粪产碱菌Alcaligenes faecalis DL-08,进行产纤维素酶培养,在Plackett-Burman设计基础上,通过Design-Expert中心组合实验,建立了培养条件优化的二次回归模型,并通过响应曲面分析,确定了最佳培养条件。由响应面分析结果可知,产纤维素酶条件:温度37.98℃,碳氮比1∶1,接种量2%,初始p H 7,时间24 h。在此条件下,预测值OD520为1.237。经3组平行试验,OD520平均值为1.229,与模型预测值基本一致,且与未优化条件相比,纤维素酶活力提高了5.6%,可达1 303.2 U/m L。     

响应面法优化飞龙掌血中总生物碱的提取工艺

以飞龙掌血（Toddalia asiatica（L.）Lam.）的根为实验材料,以总生物碱的含量为检测指标,应用响应面法对飞龙掌血中总生物碱的提取工艺进行了优化。结果显示,当提取条件为乙醇体积分数74.76%、料液比20∶1和提取时间32.87 min时,飞龙掌血提取物中总生物碱的理论含量值可达11.09 mg/g,总生物碱含量达到最高值。按照最佳提取工艺条件进行验证,3次平行实验的均值为（10.74 ±0.18）mg/g,与理论值差异较小,表明利用响应面法来优化飞龙掌血中总生物碱的最佳提取工艺模型拟合良好,具有一定实用价值。     

微小原甲藻的生长及其对锌限制的响应

研究了低中高3种Zn2+浓度下,赤潮藻微小原甲藻的生长和生理响应．结果表明,低Zn(1．4pmol·L-1)下,藻细胞的比生长速率和稳定期生物量分别为0．40d-1和51100cell.ml-1.当Zn2+浓度超过24．4pmol·L-1时,提高Zn2+浓度(181．6pmol·L-1),藻细胞的比生长速率没有改变。为0．93d-1,而稳定期生物量则略有下降,但均明显高于低Zn条件下藻细胞的比生长速率和稳定期生物量．Zn限制条件下藻细胞的叶绿素a合成受到影响。藻细胞光合作用需在更高光强下达到饱和．随着Zn2+浓度增加藻细胞光饱和的光合作用速率(Pm)及光合作用效率(a)均明显增大．研究表明,富营养化水体中,高的Zn浓度是一定条件下触发赤潮藻类爆发性增殖的重要因子之一.     

枯草芽孢杆菌BI1产抗真菌脂肽培养条件的优化

采用Plackett—Burman设计对枯草芽孢杆茵BI1产抗菌脂肽培养条件中相关影响因素(即种龄、接种量和pH值)的效应进行评价并筛选出重要的影响因素,然后用Box-Behnken设计及响应面分析确定了重要影响因素的最佳条件,优化后的溶血透明圈直径达到17.5 mm,比优化前的13.75 mm提高了27.27%。     

响应面法优化金刷把多糖提取工艺

利用响应面法优化金刷把多糖的提取工艺。在单因素试验的基础上,选择提取温度、提取时间、料液比为自变量,以多糖提取率为响应值,进行Box-Benhnken中心组合实验设计,应用响应曲面分析方法优化提取条件,得到金刷把多糖最佳提取工艺条件如下:提取温度95℃,提取时间2.5 h,料液比1∶20 g/m L,此时金刷把多糖提取率的理论预测值为4.62%,最优条件下多糖得率的实验值为4.42%,与理论值的相对误差为4.3%。经过响应面法优化提取工艺,提高了提取率,适用于金刷把粗多糖的提取。     

木薯粉与甘蔗糖蜜混合发酵高浓度酒精

对木薯粉与甘蔗糖蜜混合原料发酵高浓度酒精的条件进行了优化,先应用P-B(Plackett-Burman)试验筛选影响混合原料高浓度酒精发酵的重要影响因素,结果表明,初始总糖浓度、糖蜜添加时间、初始pH值是影响混合原料酒精发酵的重要因素。采用最陡爬坡实验找到响应面试验的中心点,再利用Box-Behnken设计确定重要参数的最佳水平。各因素的最佳水平是:总糖浓度为29.14%,添加时间为16.5 h,初始pH值为4.7。1 L发酵罐验证试验酒精浓度可达16.07%(V/V)。优化后酒精浓度提高了20%。     

基于指纹图谱的Box-Benhnken响应面法结合BP神经网络多指标优化黑胡椒提取工艺CSCD

基于中药指纹图谱技术,采用Box-Benhnken响应面法结合BP神经网络优化黑胡椒的提取工艺。将黑胡椒HPLC指纹图谱总峰面积标准化值、胡椒碱峰面积归一化值、指纹图谱相似度分别赋以权重,得到综合评价指标。在单因素试验的基础上,应用Box-Benhnken响应面法优化黑胡椒提取工艺,最佳提取工艺为乙醇浓度90%、料液比1∶40(g/mL)、超声时间40 min。选取Box-Benhnken响应面法获得的综合评价指标进行BP神经网络训练、验证与预测,得到最佳提取工艺为乙醇浓度100%、料液比1∶30(g/mL)、超声时间为40 min。三组黑胡椒最优提取工艺验证结果证明,BP神经网络的综合评价指标为0.895,优于Box-Benhnken响应面法的综合评价指标0.885。本研究基于中药指纹图谱技术,采用Box-Benhnken响应面法结合BP神经网络,可为黑胡椒提取工艺的优化提供新思路,获取最佳提取方案。     

不同氮源对中肋骨条藻(Skeletonema costatum)生长的影响

中肋骨条藻(Skeletonema costatum)是近岸海洋环境中常见的优势硅藻。为了解氮污染对硅藻生长及海洋初级生产力的影响,本文研究了中肋骨条藻对NO3-、尿素以及5种氨基酸的利用能力,并研究了中肋骨条藻在NO3-和尿素不同比例混合下的生长状况,同时还测定了中肋骨条藻在以NO3-为氮源下的最大生长速率(μmax)和半饱和常数(Ks)。结果表明:中肋骨条藻不仅可以有效利用无机的NO3-,还可以利用尿素以及丙氨酸、甘氨酸、苏氨酸、丝氨酸和天门冬氨酸6种有机氮源,其中NO3-培养组的藻细胞生长最佳,尿素组其次;氨基酸中最易被吸收利用的是丙氨酸,而苏氨酸、丝氨酸和天门冬氨酸的利用率相近,甘氨酸较低。在NO3-和尿素复合氮源条件下,中肋骨条藻的生长状况比单一氮源时更好,最佳生长出现在尿素含量在75%的实验组中。在实验设置的NO3-浓度下(0~1000μmol·L-1),中肋骨条藻生长速率和环境容量随氮浓度的增加而增加,对NO3-的μmax和Ks分别为0.426 d-1和25.0μmol·L-1。本研究结果表明,中肋骨条藻可以有效利用多种有机氮源,对无机氮具有较低的亲和能力,适合在高氮环境下生长,而近岸海域丰富的有机氮以及较高的氮浓度可能是其爆发性生长引发赤潮的重要原因。