响应面分析法优化耐高温假黄色单胞菌硫氧化性能

【目的】采用响应面分析法对耐高温假黄色单胞菌的硫氧化性能进行优化。【方法】利用Plackett-Burman试验筛选影响菌株硫氧化性能的关键因子。通过最陡爬坡试验逼近最佳值区域,确定响应面试验中心轴,利用Box-Behnken设计和响应面分析法获得关键因素的最佳浓度。采用经典的改良硫酸钡比浊法测定硫酸根含量。【结果】牛肉膏、麦芽糖、镁离子(Mg~(2+))3个因素是影响菌株硫氧化性能的关键因素。响应面分析表明牛肉膏和镁离子的交互作用对硫酸根转化率的影响最大,优化后的结果为:麦芽糖(%)=0.07,牛肉膏(%)=0.11,Mg~(2+)(%)=0.04时,模型有最大值。模型的F值为52.60(P0.000 1),相关系数R2=0.980 2,说明该二次方程是显著的,该模型在整个回归区域内的拟合较好。经模拟堆肥试验验证该菌株可以有效增加堆肥中硫酸根含量。【结论】该模型可用于分析和预测耐高温假黄色单胞菌优化培养基配方,经优化后该菌株硫氧化性能大幅提升,硫酸根转化率由36.89%提高到80%以上,加入堆肥后与基础发酵条件下菌液相比更加有效增加了堆肥中SO_4~(2-)的含量,具有较好的应用前景。     

红色诺卡菌固体培养基配方的优化

应用响应面优化设计法优化固体培养基配方,增大红色诺卡菌的固体培养细胞生物量。首先用Plackett-Burman法从现有培养基组分中找到影响红色诺卡菌细胞生物量的关键因素,再通过最陡爬坡法确定细胞生物量最大的配方,用作中心组合设计(Central Composite Design, CCD)实验的基础起始值,拟合数学模型方程,最后找到最优组分的组合。优化的配方转移至企业实施放大实验,对结果进行验证和比较。试验结果表明,培养基各组分中影响红色诺卡菌细胞生物量的关键因素为蛋白胨、NaCl、牛肉膏;最优固体培养基配方:蛋白胨42 g/L、牛肉膏8 g/L、NaCl 1.2 g/L、甘油10 mL/L、Na_2HPO_4·12H_2O 0.3 g/L、琼脂20 g/L。在细胞生物量方面最优固体培养基配方比原配方高104%。响应面优化设计可用于提高红色诺卡菌细胞生物量固体培养基的优化,也为红色诺卡菌培养条件、液体发酵的优化研究提供参考。     

红树林植物促生菌SZ7-1 菌株的培养基优化

采用响应面分析法对红树林植物促生菌SZ7-1 菌株发酵培养基进行了优化。首先利用Plackett-Burman (PB)设计对影响SZ7-1 生长的11 个营养因素进行评价, 并筛选出显著影响因子:玉米糖浆、酵母膏和K₂HPO₄; 其次用最陡爬坡实验逼近以上三因素最优水平; 最后采用响应面法对该3 个显著因素的最佳水平范围进行研究, 得到的最佳浓度为: 玉米浆28 g/L、酵母膏14 g/L和K₂HPO₄ 2.2 g/L。在此条件下, 培养20 h 后SZ7-1 菌数达到2.6×10¹⁰ CFU/mL, 与优化前基础培养基、LB 和牛肉膏蛋白胨培养基中生长的菌数相比, 分别提高了12.4、2.4 和5.5 倍。     

核茎点霉发酵产纤维素酶的培养基优化

利用响应面分析法对核茎点霉(Phoma putaminum)LYYZ90-19的发酵产酶培养基进行优化。在单因素试验基础之上,通过Box-Behnken试验设计原理,以酶活力值为响应值进行响应面分析,借助Minitab软件对回归模型进行分析,得到优化后的培养基条件:麸皮4.27 g/L,蛋白胨0.79 g/L,K2HPO40.59 g/L。在优化条件下发酵液比酶活13.47 U/mL,而优化前该菌比酶活为7.73 U/mL,比酶活提高了约74.1%。     

酿酒酵母by1.1b产D-(-)-扁桃酸脱氢酶的发酵条件优化

对一株产D-(-)-扁桃酸对映选择性脱氢酶的酿酒酵母菌(Saccharomyces cerevisiae sp. strain by1.1b)发酵产酶条件进行了优化。研究各种碳源、氮源及无机盐对产酶的影响, 应用正交试验优化发酵培养基组成, 结果为: 蛋白胨 60 g/L, 麦芽糖 30 g/L, MgSO4 0.5 g/L, ZnSO4 0.01 g/L, KCl 1.0 g/L。优化后酶产量提高了7.9倍(由2.56 U/mL增至20.21 U/mL)。摇瓶培养最佳条件为: 装液量40 %, 发酵pH 6.5, 接种量10 %, 发酵温度30 ℃。考察了细胞生长及产酶的时间进程, 最佳培养时间为25 h。     

酿酒酵母by1.1b产D-(-)-扁桃酸脱氢酶的发酵条件优化

对一株产D-(-)-扁桃酸对映选择性脱氢酶的酿酒酵母菌(Saccharomyces cerevisiae sp.strain by1.1b)发酵产酶条件进行了优化.研究各种碳源、氮源及无机盐对产酶的影响,应用正交试验优化发酵培养基组成,结果为:蛋白胨60 g/L,麦芽糖30 g/L,MgSO4 0.5 g/L,ZnSO4 0.01 g/L,KCl 1.0 g/L.优化后酶产量提高了7.9倍(由2.56 U/mL增至20.21 U/mL).摇瓶培养最佳条件为:装液量40%,发酵pH 6.5,接种量10%,发酵温度30℃.考察了细胞生长及产酶的时间进程,最佳培养时间为25 h.     

南极交替单胞菌R11-5产卡拉胶酶的发酵条件优化

【背景】极地寒冷环境中发现了大量具有潜在应用前景的冷适应酶,同时也存在种类繁多的海藻多糖降解菌,因此极端环境微生物是筛选获得新颖、高效多糖降解酶的重要新源泉。由于筛选培养基通常并非野生菌发酵产酶的最优条件,为了使野生菌的产酶效率达到最高,需要对其培养条件进行优化,从而为其深入研究及开发利用提供依据。【目的】对一株产卡拉胶酶的南极菌株进行种属鉴定,并采用响应面法对该菌的发酵产酶条件进行优化。【方法】通过16SrRNA基因对产卡拉胶酶的南极菌株进行种属鉴定,采用响应面法优化南极菌株产酶发酵条件。【结果】该南极菌属于交替单胞菌属(Alteromonas),命名为交替单胞菌R11-5。发酵条件优化结果显示,7个环境因子影响交替单胞菌R11-5的产酶量。利用Design-Expert软件中的Plackett-Burman设计实验,筛选出影响交替单胞菌R11-5产酶量的4个主要因素分别为培养温度、牛肉膏浓度、卡拉胶浓度和Ca~(2+)浓度。通过Box-Behnken设计和响应面分析得到交替单胞菌R11-5最佳产酶发酵条件为:温度15.0°C,牛肉膏浓度11.0 g/L,卡拉胶浓度3.0 g/L,Ca~(2+)浓度5.0 mmol/L。优化后发酵上清液酶产量达到87.193 U/mL,与优化前相比提高了1.8倍。【结论】响应面法提高了南极交替单胞菌R11-5卡拉胶酶的产量,为其开发应用提供了科学依据。     

响应面法优化L-谷氨酰胺发酵培养基的研究

目的:采用响应面法对L-谷氨酰胺发酵培养基成分进行优化,以提高L-谷氨酰胺发酵产量。方法:首先利用Plackett-Burman试验设计筛选出影响L-谷氨酰胺产量的主要因素葡萄糖、玉米浆和(NH4)2SO4,在此基础上采用最陡爬坡实验逼近最大响应区域,并利用中心组合设计及响应面分析法进行回归分析。结果:通过求解回归方程得到L-谷氨酰胺发酵培养基最佳浓度为葡萄糖100 g/L、玉米浆4.5 ml/L、(NH4)2SO437.2 g/L,L-谷氨酰胺产量理论最大值达41.0 g/L。结论:经模型验证,预测值与验证试验平均值接近,在优化条件下谷氨酰胺产量提高了37.6%。     

响应面法优化杀鱼假交替单胞菌2515发酵培养基

杀鱼假交替单胞菌(Pseudoalteromonas piscicida)2515是一株具有广谱抗弧菌性能的菌株，为提升菌株2515的培养生物量，通过单因素优化方法，研究碳源、氮源、无机盐等营养成分对菌株2515的发酵产量的影响，确定关键营养因子，利用响应面分析法对影响菌株2515生物量的关键营养因子进行优化。结果显示，菌株2515的最佳发酵培养基配方为麦芽糖2.85 g/L、CaCl₂ 0.65 g/L、MnCl₂ 0.10 g/L、酵母膏3.85 g/L、胰蛋白胨10 g/L、NaCl 10 g/L。优化后的培养基使菌株2515在锥形瓶和发酵罐中发酵的OD₆₀₀值分别为1.416和1.866,生物量分别提高了36.4%和40.4%,其发酵上清液和细胞内容物的抑菌活性分别提高了28.2%和27.2%。表明响应面法优化后的培养基有利于提高菌株2515的发酵生物量及抗菌效果，研究结果为菌株2515的后续开发应用提供了参考。     

产几丁质酶菌株S68-CM5产酶条件优化研究

为提高黏质沙雷氏菌株S68-CM5产几丁质酶能力,对产酶发酵条件进行优化研究。利用Plackett-Burman设计和响应面法对培养基和发酵条件进行摸索。结果显示,获得最佳发酵产酶培养基:胶体几丁质1.5%,牛肉膏7 g/L,酵母膏2 g/L,葡萄糖8 g/L,氯化钠3.5 g/L,蛋白胨2 g/L,磷酸氢二钾3.5 g/L;最佳产酶培养条件为:p H6.88,温度27.32℃,摇床转数155.82r/min,培养时间60 h,接种量1%,装液量50 m L/250 m L。优化后产酶量达到7.131 U/m L,比优化前产酶量提高了1.43倍。     

葡萄酒酵母不对称还原苯甲酰甲酸合成（R）-扁桃酸

研究了葡萄酒酵母不对称还原制备（R）-扁桃酸的转化,并将其放大至反应罐进行小试研究。通过转化条件的优化,在密闭条件下,当底物质量浓度为10g/L时,苯甲酰甲酸的产率达到72％,扁桃酸的对应过量值（e.e）值达到99％以上。实验发现,该微生物具有很好的催化稳定性,全细胞经过10批次反应,产率无明显降低,产物对映体过量值均高于98％。转化反应放大至7L反应罐体系后,S.ellipsoideus,仍然具有良好的催化性能,产率提高到81％,e.e值保持在99％。     

响应面法优化枯草芽孢杆菌产γ-PGA的条件

对枯草芽孢杆菌液体发酵产γ-聚谷氨酸[γ-poly（glutamic acid）,γ-PGA]条件进行了优化。首先采用单因子实验筛选出最适碳源为玉米糖化液,氮源为蛋白胨和谷氨酸钠,无机盐为KH2PO4,MgCl,MnCl2和NaCl。在此基础上,利用Plackett-Burman设计对影响产量的12个因素进行评价,筛选出具有显著效应的因素蛋白胨、谷氨酸钠和NaCl。用最陡爬坡路径逼近最大产γ-PGA区域后,利用响应面中心组合设计对显著因素进行优化,得出蛋白胨、谷氨酸钠和NaCl的最佳质量分数分别为0.54%,8.13%和0.96%。优化后液体发酵液γ-PGA产量提高到29.00 g/L,比初始γ-PGA产量14.10 g/L提高了2倍。     

利用响应面分析方法优化生防细菌B579增殖培养基

采用响应面法(Response Surface Methodology,RSM)对影响生防细菌B579生长的黄豆饼粉、玉米粉、牛肉膏3个主要因子的最佳水平及其交互作用进行了研究与探讨。结果表明黄豆饼粉、玉米粉、牛肉膏分别在30.2、31和23.5g/L的条件下,可使B579获得最大菌体量。验证试验证实了该方程的预测值与实际值之间吻合较好。优化后的培养基使菌体量从起始LB培养基的8×109cfu/mL提高到8×1011cfu/mL。     

响应面法优化Burkholderiasp．SYBCLIP—Y发酵产低温脂肪酶条件的研究

用响应面法对Burkholderiasp．SYBCLIP—Y液体发酵产低温脂肪酶的发酵条件进行了快速优化。首先利用Plackett—Burman设计对影响其产酶相关因素进行评估并筛选出具有显著效应的三个因素：牛肉膏,橄榄油,TritonX-100;用最陡爬坡路径逼近最大产酶区域后,利用响应面中心组合设计对显著因素进行优化,确定出牛肉膏,橄榄油,TritonX-100的最佳浓度分别为：牛肉膏31．8g／L、橄榄油21mL／L、TritonX-10036．55mL／L,优化后脂肪酶的酶活达到61．52U／mL,是优化前的2．62倍。     

以糙米为原料流加L-蛋氨酸的S-腺苷蛋氨酸发酵优化

研究了S-腺苷甲硫氨酸(SAM)高产菌啤酒酵母S-W55的廉价培养基及分批补料发酵过程优化.对啤酒酵母S-W55生长和SAM产量影响最为重要的糙米水解糖和酵母粉进行了响应面优化,得到了最优化的配方为糙米水解糖51.4g/L、酵母粉4.74g/L,此条件下啤酒酵母S-W55的SAM产量达2.61 g/L.不同分批补料发酵...     

不透明红球菌转化合成α-酮异己酸培养基优化

利用基于统计学的方法对不透明红球菌(Rhodococcus opacus)DSM 43250转化合成α-酮异己酸(KIC)的培养环境进行优化。采用Plackett-Burman(PB)设计筛选获得对KIC产量具有显著影响的关键营养因子:(NH4)2SO4、麦芽膏和NaNO3。通过最陡爬坡实验、Box-Behnken实验设计和SAS软件回归分析建立了KIC产量关于3个关键营养因子的二次多项式模型,并以模型求解确定最佳培养条件(g/L):(NH4)2SO4 0.23,麦芽膏2.42,NaNO3 1.43。在此培养条件下,KIC的理论最高产量为23.98 mg/L,在验证实验中KIC最高产量为23.93 mg/L,比优化前(3.72 mg/L)提高了6.43倍。     

重组青霉素G酰化酶拆分制备（S）-邻氯苯甘氨酸

对产青霉素G酰化酶的重组枯草芽胞杆菌发酵产酶条件进行优化,确定优化后的发酵条件：可溶性淀粉10g/L、蛋白胨12g/L、酵母粉3g/L、NaCl10g,／L;pH7．5、培养温度37℃、装液量80mL（500mL三角瓶）、培养28h,青霉素G酰化酶的表达水平由最初的7．34U／mL提高至18．23U／mL。以表达青霉素G酰化酶的枯草芽胞杆菌发酵液为酶源,在水相中对映选择性催化N-苯乙酰-（R,S）-邻氯苯甘氨酸制备（S）-邻氯苯甘氨酸,当底物浓度为100mol／L时转化4h,转化率达44．2％。对底物浓度为80mmoL／L反应液中的（S）-邻氯苯甘氨酸进行分离,达到理论收率的94．29％（以N-苯乙酰-（R,S）-邻氯苯甘氨酸的0．5倍摩尔量为理论产率）,e．e．值大于99．9％。170℃条件下,N-苯乙酰-（R）-邻氯苯甘氨酸与苯乙酸共熔消旋为N-苯乙酰-（R,S）-邻氯苯甘氨酸可用于循环拆分。     

Production of cyclodepsipeptides destruxin A and B from Metarhizium anisopliae

Maltose and peptone were the best carbon and nitrogen sources for the production of destruxins from Metarhizium anisopliae. With the addition of 0.1% (w/v) beta-alanine to the basal medium, the yields of cyclodepsipeptides DA and DB were 7.2 and 279 mg/L, respectively, which was 2-fold higher than that of control experiment. Response surface methodology (RSM) was applied to optimize the compositions of maltose, peptone, beta-alanine, and glucose used in a shaker-flask cultivation of M. anisopliae for the production of DA and DB. Estimated optimal compositions for the DA production were maltose 2.58%, peptone 0.72%, beta-alanine 0.02%, and glucose 0.55%. The predicted DA yield was 18.5 mg/L. On the other hand, the optimal compositions for DB production were maltose 2.51%, peptone 0.75%, beta-alanine 0.02%, and glucose 0.43%. A maximum DB yield of 232 mg/L was predicted. These were confirmed by cultivation experiments conducted at the optimized conditions for maximum destruxins production in a shaker-flask. Furthermore, a modest high level of DA (49 mg/L) and DB (268 mg/L) yields were obtained by employing the response surface methodology optimized DB production medium in a no-baffle, stirred-tank fermentor.     

响应面法优化毛霉菌发酵培养基

采用响应面分析方法优化毛霉菌B的发酵培养基,首先通过单因素试验筛选出葡萄糖为最适碳源,酵母膏和玉米浆为最适氮源,用Plackett—Burman试验对葡萄糖、酵母膏、玉米浆、MgSO4、FeSO4、NILCl/、HPO4进行评估并筛选出具有显著效应的3个因素：葡萄糖、酵母膏、玉米浆,再通过最陡爬坡试验逼近其最大响应区域,最后采用Box—Behnken试验对其用量进行优化,得到毛霉菌最佳发酵培养基（g/L）：葡萄糖51．54,酵母膏5．22,玉米浆14．31,MgSO40．5,FeSO40．1,NH4Cl3,k2HPO43,pH6．0～6．5。培养基优化后,毛霉生物量由23．51g／L提高至31．13g/L,比对照组提高32．41％,腺嘌呤转化率由53．59％提高至59．97％,ATP产率由6．56g／L提高至7．34g／L,比对照组提高11．89％。