响应面法优化耐高温酵母生产高浓度乙醇

利用耐高温酵母GXASY-10菌株对木薯粉同步糖化(SSF)法生产高浓度乙醇的发酵条件进行了优化。在单因素实验的基础上,首先应用Plackett-Burman试验设计筛选影响酒精高温高浓度发酵的重要参数,采用最陡爬坡实验逼近最大酒精生产区域后,利用Box-Behnken设计确定重要参数的最佳水平。筛选结果表明,影响酒精产量的重要参数是液化时间、糖化酶用量和初始木薯粉(底物)浓度。最佳工艺条件为:液化时间为35min,糖化酶添加量为1.21AGU/g底物,底物浓度为37.62%。20L发酵罐在此条件下(发酵温度37℃,转速100r/min)经过48h发酵,酒精浓度可达16.07%(V/W)。优化条件与初始条件相比较,酒精浓度提高了33%。     

解淀粉芽胞杆菌PC2产抑菌物质培养基及发酵条件优化

【目的】优化解淀粉芽胞杆菌PC2产抑菌活性物质发酵培养基及发酵条件。【方法】以马铃薯葡萄糖液体培养基为基础,依据发酵液对金黄色葡萄球菌抑菌圈的单因素试验结果,采用Box-Behnken响应面法优化发酵培养基,二次通用旋转组合设计,频率分析法优化发酵条件。【结果】影响发酵液抑菌活性的培养基主要组分为马铃薯、蔗糖和L-谷氨酸钠,最优发酵培养基配方为:马铃薯188.0 g/L,蔗糖22.0 g/L,L-谷氨酸钠1.80 g/L,培养基成本为0.81元/L;最佳发酵条件为:接种量6%、发酵温度30°C、装液量40 mL/250 mL、摇床转速185 r/min、发酵时间24 h、初始pH 7.0。优化后发酵液对金黄色葡萄球菌抑菌圈直径为30.82 mm,较优化前的18.22 mm增加了12.60 mm。【结论】优化后的培养基和发酵条件提高了解淀粉芽胞杆菌PC2发酵液的抑菌活性,为该菌株的工业化生产应用提供了依据。     

新月弯孢霉对重楼皂苷发酵条件的优化

目的:利用新月弯孢霉对重楼皂苷的转化条件进行优化.方法:采用新月弯孢霉(Curvularia lunata)ATCC3.4381,利用单因素实验对其发酵条件进行优化.采用Plackett-Burman(P-B)方法筛选出对转化率有重要影响的4个因素(蔗糖、酵母膏、(NH4)2SO4和玉米浆的添加量),并采用响应面试验设计(RSM)对重要因素进行优化.结果:最适的培养基条件为:即蔗糖浓度为7.847g/L;酵母膏的浓度为1.969g/L;硫酸铵的浓度为4.824g/L;玉米浆的浓度为11.81g/L.结论:优化后其转化能力得到了明显的提高,转化率为76.80%,并且与拟合值77.18%接近.     

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%。     

Galactomyces geotrichum Y25产脂肪酶条件的优化

应用响应面法对Galactomyces geotrichumY25液体发酵产脂肪酶的条件进行了优化。首先采用Plackett-Burman设计对影响产酶因素的效应进行评价,筛选出黄豆粉、玉米浆和发酵时间3个对产酶影响显著的因素。用最陡爬坡路径逼近最大产酶区域后,利用响应面设计对显著因素进行优化,得出黄豆粉、玉米浆最佳质量分数分别为2.51%、2.12%,最佳发酵时间101.95 h。优化后液体发酵液中脂肪酶活力提高到34.65 U/mL,比初始酶活力9.6 U/mL提高了3.61倍。表明响应面法可显著优化Galactomyces geotrichumY25液体发酵产脂肪酶条件。     

均匀设计在候选内参基因RT—qPCR实验条件优化中的应用

目的探讨均匀设计在候选内参基因RT—qPCR实验条件优化中的应用,有助于后期实验筛选不同状态下THP～1细胞的稳定内参基因。方法以THP-1细胞cDNA为模板,eDNA模板量、引物浓度和退火温度3个因素为影响因素,应用均匀设计3因素8水平,探索影响候选内参基因RT-qPCR的扩增条件,检测不同实验条件下的扩增效果,在最优扩增条件下建立候选内参基因定量扩增的相对标准曲线,并检测扩增效率。结果通过均匀设计,完成对eDNA模板量、引物浓度和退火温度3因素8水平的实验条件优化,建立候选内参基因RT—qPCR检测的最佳组合为eDNA模板量0．5big、引物浓度200μmol／L、退火温度55℃。结论本实验选用均匀设计优化RT—qPCR实验条件,筛选出THP-1细胞候选内参基因RT—qPCR的最优实验条件。均匀设计适合于本实验研究多因素多水平试验条件的配比。     

响应面法对抑制多杀性巴氏杆菌的枯草芽胞杆菌五倍子发酵液发酵条件的优化

目的利用响应面法对枯草芽胞杆菌AP139与中草药五倍子混合发酵液针对多杀性巴氏杆菌PM2010的抑菌效果进行优化,为畜禽多杀性巴氏杆菌病防治提供参考。方法采用Plackett-Burman设计法对影响枯草芽胞杆菌AP139与中草药五倍子发酵液抑菌效果的8个因子的重要性进行考察,筛选出对抑菌效果具有显著性影响的主效应因素,再通过中心组合设计和响应面分析法确定各显著影响因子的最佳水平。结果优化后的发酵条件为:蛋白胨10g/L,葡萄糖20g/L,NaCl 5g/L,MgSO_4·7H_2O_2.26g/L,五倍子3%,接种量2.04%,温度35℃,培养48h。结论通过响应面法优化后,枯草芽胞杆菌AP139与五倍子发酵液对巴氏杆菌PM2010抑菌圈效果达到了29.8711mm,相对于发酵条件优化前提高了1.92倍。     

响应面法优化海洋放线菌Streptomyces sp.YT-10抗菌物质的发酵条件

以啤酒酵母为指示菌,研究了海洋放线菌YT-10产抗菌物质的发酵条件。利用Plackett-Burman设计对影响YT-10产抗菌物质的因素的效应进行评价,筛选出具有显著效应的三个因素:葡萄糖、黄豆粉和氯化钠。利用响应面中心旋转组合设计优化三个显著因素,确定了葡萄糖,黄豆粉和氯化钠浓度分别为0.7%,1.3%,0.952%。优化后抑菌圈直径可达32.6mm,比原来增加了34.7%。     

细菌纤维素发酵培养基的优化及超微观结构分析

为了提高细菌纤维素的产量, 本研究对一株氧化葡糖杆菌菌株J2液体发酵生产细菌纤维素的培养基进行了优化, 并对其代谢的细菌纤维的超微观结构进行了观察。运用Plackett-Burman试验设计法对8个相关影响因素的效应进行了评价, 筛选出了有显著效应的3个因素: 酵母膏、ZnSO4、无水乙醇, 其他5个因素的影响未达到显著水平(P>0.05)。然后采用Box-Behnken的中心组合试验设计和响应面分析方法(RSM)确定了上述三个因素的最佳浓度, 并且以棉纤维为对照, 运用扫描电镜观察了细菌纤维素的超微观结构, 结果表明: 菌株J2利用优化后的发酵培养基生产细菌纤维素的产量为11.52 g/100 mL, 是优化前的1.35倍, 电镜照片显示细菌纤维素微纤维丝直径<0.1 mm, 比棉纤维细很多, NaOH处理可以除去纤维网络结构中的菌体。     

细菌纤维素发酵培养基的优化及超微观结构分析

为了提高细菌纤维素的产量, 本研究对一株氧化葡糖杆菌菌株J2液体发酵生产细菌纤维素的培养基进行了优化, 并对其代谢的细菌纤维的超微观结构进行了观察。运用Plackett-Burman试验设计法对8个相关影响因素的效应进行了评价, 筛选出了有显著效应的3个因素: 酵母膏、ZnSO4、无水乙醇, 其他5个因素的影响未达到显著水平(P>0.05)。然后采用Box-Behnken的中心组合试验设计和响应面分析方法(RSM)确定了上述三个因素的最佳浓度, 并且以棉纤维为对照, 运用扫描电镜观察了细菌纤维素的超微观结构, 结果表明: 菌株J2利用优化后的发酵培养基生产细菌纤维素的产量为11.52 g/100 mL, 是优化前的1.35倍, 电镜照片显示细菌纤维素微纤维丝直径<0.1 mm, 比棉纤维细很多, NaOH处理可以除去纤维网络结构中的菌体。     

响应面分析法优化香菇多糖发酵培养基

香菇多糖是香菇中分离出的一种重要的具有生理活性的物质。采用深层发酵技术培养香菇菌丝体生产多糖,可利用农副产品作原料,成本低,周期短,易于大规模生产。采用响应面优化香菇Lentinula edodes135发酵培养基产多糖,首先Plackett-Burman设计对培养基8因素进行筛选,获得影响多糖产量的3个主要因素:葡萄糖,鱼粉和KH2PO4;然后用最陡爬坡路径逼近最大响应区域;最后通过Box-Behnken设计及响应面分析确定了主要影响因素的最佳浓度:葡萄糖2.2533%,鱼粉0.9756%,VB10.003%,NaCl0.8%,MgSO4·7H2O0.1%,FeSO4·7H2O0.04%,KH2PO40.0993%,初始pH值5.5。在优化后的培养基中,粗多糖产量为2.33g/L,实测值与预测值的误差为+3.61%,比初始培养基多糖产量提高1.91倍。     

中心复合实验设计法优化重组毕赤酵母表达猪胰岛素前体的培养基和诱导pH

毕赤酵母中猪胰岛素前体(Porcine Insulin Precursor,PIP)的表达受到培养基组成及培养环境的影响。本文首先通过部分因子法设计实验,筛选出影响PIP表达的显著因子。实验结果表明,在试验范围内,甲醇补料量和硫酸铵浓度为正效应因子,诱导pH为负效应因子。在此基础上,经过快速登高法逼近显著因子的最优值后,再在此值附近利用中心复合法设计实验,最终得到了PIP表达的最佳条件。经过多批次实验验证,在此条件下PIP的表达量为120.4mg/L,比优化前的值41.5mg/L提高了将近两倍。     

解纤维梭菌培养条件的优化

解纤维梭菌Clostridium cellulolyticum是产纤维小体的专性厌氧菌,由于其培养困难,目前仍难以实现高效培养.文中采用响应面法对产纤维小体的解纤维梭菌C.cellulolyticum高细胞密度培养的条件进行了优化.首先用Plackett-Burman实验设计对影响因素效应进行评价,筛选出的显著影响因素分别为:酵母提取物浓度、纤维二糖浓度及培养温度.之后用最陡爬坡实验设计逼近菌体最佳生长条件的区域范围.最后通过中心组合实验设计和响应面分析方法确定显著影响因素的水平和C.cellulolyticum的最优培养条件.优化后的显著影响因素酵母提取物浓度、纤维二糖浓度和培养温度分别为3 g/L、7 g/L和34℃.在最优条件下,摇瓶培养的菌体浓度OD600值由0.303提高到了0.586,增加了93.4％.在发酵罐批次培养条件下,菌体OD600值达到了3.432,比文献报道值高出了2.8倍.研究结果为C.cellulolyticum培养及应用研究提供了基础.     

Fermentation medium for collagenase production by Penicillium aurantiogriseum URM4622

Medium composition and culture conditions for maximal collagenase production by Penicillium aurantiogriseum URM4622 were optimized using a response surface approach. A full two-level design on three factors (initial medium pH, soybean flour concentration, and temperature) was employed to identify the most significant fermentation parameters for collagenase production, and a subsequent central composite design (CCD) was used to find the optimal levels of the two most significant factors (initial medium pH and soybean flour concentration). The design results indicated that the initial medium pH and the temperature had significant negative main effects, whereas the substrate concentration had a positive effect on the collagenase production. The maximum collagenolytic activity predicted by the fitted response surface was expected to occur at pH 7.21, 1.645% soybean flour concentration and 24°C. Three replicate experiments were run at these conditions and yielded an activity response of 283.36 ± 1.33 U, which not only is the highest obtained in this study but also represents a 5-fold increase over the lowest response observed in the initial design. Since all experiments were carried out with an inexpensive substrate, the final results point out to a cost-effective medium for collagenase production with potential industrial-scale applications.     

响应面法优化松茸发酵产多糖的培养条件

运用响应面法对松茸产多糖的发酵培养条件进行优化研究。首先根据C、N源实验结果,利用Plackett-Bur-man设计,对影响多糖产量的相关因素进行评估,筛选出具有显著效应的3个因素:玉米粉、豆粕和KH2PO4。在此基础上,利用最陡爬坡试验逼近以上3个因素的最大响应区域,采用Box-Behnken设计法对各因素的水平组合进行优化,获得松茸产多糖优化发酵的培养条件:玉米粉质量分数4.54%,豆粕质量分数4.96%,KH2PO4质量分数0.15%,MgSO4.7H2O质量分数0.05%,VB1质量分数0.001%,初始pH5.5,摇床转速180 r/min,发酵时间10 d。在此优化培养条件下松茸总多糖产量可达5.97 g/L。     

A pre-operative planning for endoprosthetic human tracheal implantation: a decision support system based on robust design of experiments

Swallowing depends on physiological variables that have a decisive influence on the swallowing capacity and on the tracheal stress distribution. Prosthetic implantation modifies these values and the overall performance of the trachea. The objective of this work was to develop a decision support system based on experimental, numerical and statistical approaches, with clinical verification, to help the thoracic surgeon in deciding the position and appropriate dimensions of a Dumon prosthesis for a specific patient in an optimal time and with sufficient robustness. A code for mesh adaptation to any tracheal geometry was implemented and used to develop a robust experimental design, based on the Taguchi's method and the analysis of variance. This design was able to establish the main swallowing influencing factors. The equations to fit the stress and the vertical displacement distributions were obtained. The resulting fitted values were compared to those calculated directly by the finite element method (FEM). Finally, a checking and clinical validation of the statistical study were made, by studying two cases of real patients. The vertical displacements and principal stress distribution obtained for the specific tracheal model were in agreement with those calculated by FE simulations with a maximum absolute error of 1.2 mm and 0.17 MPa, respectively. It was concluded that the resulting decision support tool provides a fast, accurate and simple tool for the thoracic surgeon to predict the stress state of the trachea and the reduction in the ability to swallow after implantation. Thus, it will help them in taking decisions during pre-operative planning of tracheal interventions.     

基于稳健性设计优化L-赖氨酸发酵过程

目的:选择发酵系统中各可控因素的最佳水平组合,从而减少各种干扰的影响,以获得稳健的赖氨酸产量。方法:利用田口法的内外表与Box性能规则优化赖氨酸发酵条件。结果:通过实验得知,转速、硫酸铵和葡萄糖浓度对发酵影响较大;结果稳定的最优发酵条件为初始葡萄糖浓度为80g/L、硫酸铵浓度为42g/L、转速为225r/min、初始pH值为6.7、接种量为8%。经实验验证,最优化发酵条件是低灵敏度的,最优目标值比较稳健。在10L自动发酵罐上培养65h,L-赖氨酸盐酸盐的产量为165.68g/L,比优化前提高了12.4%。结论:基于稳健性设计所得的最优发酵条件参数,可使目的产物产量稳定,便于生产操作。     

非光合固碳微生物菌群最佳组合氮源的正交实验分析

与光合微生物相比,非光合微生物固定CO2具有不用光照,可昼夜持续的优点.氮源是影响微生物固碳效率的重要因素.本研究围绕非光合固碳微生物培养中的氮源进行单因素实验,并在此基础上设计正交交互实验以确定最优的氮源组合.结果表明,实验中采用的三种无机氮对微生物固碳效率均有提升,其中( NH4)2SO4约在浓度为8g/L时达到最大值,NaNO3约在浓度为5 g/L时达到最大值而NaNO2约在浓度为5 g/L时达到最大值.根据单因素实验的结果设计L27(313)的正交交互实验表,得到不同氮源组合影响固碳效率的主次顺序:NaNO3和(NH4)2SO4是影响微生物固定CO2的主要因素,其余依次为NaNO3和(NH4)2SO4的交互作用,(NH4)2SO4和NaNO2的交互作用以及NaNO2等.同时三种氮源的最优组合为(NH4)2SO4浓度9 g/L,NaNO3浓度5 g/L和NaNO2浓度8 g/L,并得到三种因素影响的直观图.     

微孔板与响应面相结合筛选壳聚糖酶高产菌株

利用微孔板与响应面相结合筛选壳聚糖酶高产菌株.经平板透明圈法从土样中筛选出60株产壳聚糖酶菌株,再经96孔板复筛得到1株产壳聚糖酶活力较高的菌株.通过Plackett-Burman设计实验确定蛋白胨、胶体壳聚糖、CaCl2对产酶具有显著影响;最后应用中心组合设计和响应面分析得到以上3个因素的最佳浓度分别为(%,w/v)...