统计优化技术在微生物发酵中的应用

微生物发酵是一个极其复杂的生化反应过程,其生产水平不仅取决于生产菌种的自身性能,还取决于发酵培养基配方、发酵条件等外界环境.而在寻求最佳发酵工艺过程中,统计优化技术发挥着重要作用,它不仅可以降低成本,而且能够实现高产、高效,已被广泛地应用于微生物发酵试验中.本文对近年来常用的寻求最佳发酵工艺的几种优化方法(如最陡爬坡法、Plackett - Burman 设计法、响应面法等)进行了综述.     

微生物发酵法生产纳豆工艺条件的优化研究

采用微生物发酵法生产纳豆,并对纳豆的生产工艺条件进行优化研究.将从纳豆中提取出的纳豆芽孢杆菌接到蒸煮大豆中,对影响纳豆品质的发酵温度、发酵时间和后熟时间等因素进行考察,通过单因素与正交试验,确定了最优工艺条件:发酵温度35℃、发酵时间24h、后熟时间为24h.此时,水分、蛋白质及粘多糖含量分别为61.8%,19.34%...     

响应曲面法及其在微生物发酵工艺优化中的应用

[目的]介绍响应曲面法及其在微生物发酵工艺优化中的应用。[方法]应用响应曲面法对微生物发酵的培养基配方、培养条件和补料工艺进行优化。[结果]响应曲面法克服了传统方法的局限性,对影响试验指标的各因子水平及其交互作用进行优化和评价,快速有效地确定微生物发酵工艺中多因子系统的最佳条件。[结论]为正确运用响应曲面法开展微生物发酵工艺优化研究提供了科学依据和理论指导。     

复合酶解耦合微生物发酵制备海藻生物有机液肥的研究

为了开发海洋生物质资源,以大型海藻为原料,利用生物法制备海藻有机液肥,采用复合酶解耦合微生物发酵法,研究了影响酶解效率的pH、温度、酶添加量和反应时间等因素,并利用正交试验获得复合酶解海藻的优化工艺参数。同时为进一步提高海藻细胞内生物活性物质的释放,利用微生物菌剂对海藻酶解液进一步发酵,获得最适发酵工艺条件。结果表明,复合酶解耦合微生物发酵法制备海藻肥的最佳酶解条件为酶解pH 6.5、酶解温度65℃、酶添加量5%、酶解时间8 h。利用微生物菌剂对海藻酶解液发酵的最佳发酵工艺条件为发酵时间36 h、微生物菌剂接种量0.3%、发酵装瓶量40 mL/100 mL、发酵温度45℃、发酵初始pH 6.5。经种子萌发试验,复合酶解耦合微生物发酵制备的海藻液肥可以显著提高种子萌发率。     

乳酸菌发酵制备沙果渣可溶性膳食纤维的工艺研究

以沙果渣为主要原料,利用保加利亚乳酸杆菌与嗜热链球菌1∶1混合菌种,研究以微生物发酵法制备沙果渣可溶性膳食纤维(SDF)的最佳工艺参数。通过单因素试验,探讨了接种量、发酵时间、发酵温度等因素对发酵工艺的影响,利用正交试验对SDF的制备工艺进行优化。结果表明:该法制备沙果渣SDF的最佳工艺条件为:接种量10%,发酵时间25h,发酵温度40℃。在该条件下沙果渣SDF的平均得率可达到9.72%,高于非发酵条件下5.44%的SDF得率。     

微生物发酵稻草降解非纤维素成分的工艺研究

［目的］探讨混合微生物发酵稻草降解稻草木质素等非纤维素成分的最佳发酵工艺。［方法］利用Aspergillus sp.（CRC04）、Amphibacillus xylanus （ACCC10262）和Pleurotus osteatus （P802）3种微生物菌株对稻草进行发酵,降解稻草中果胶、半纤维素和木质素,运用单因素试验和正交试验研究周期、接种量、pH值与温度对木质素降解效果的影响。［结果］结果表明,影响稻草发酵效果的主要因素中周期＞接种量＞pH值＞温度。最佳的微生物发酵稻草制浆工艺条件为：周期10 d,pH值6.0,接种量2.00%,温度28或30 ℃,CRC04∶P802∶ACCC10262=1∶2∶2。［结论］该研究可为生物发酵法释放纤维素制造草浆提供理论指导。     

微生物发酵法生产2,3-丁二醇瓶颈因素分析

2,3-丁二醇（2,3-Butanediol）是一种极具价值的化工原料和液体燃料,应用广泛。许多微生物都能代谢产生2,3-丁二醇,但产率有差异。本文着重从发酵菌株、代谢途径、发酵底物、发酵工艺以及分离提取方法等方面概述了微生物发酵法生产2,3-丁二醇的研究进展,并讨论了2,3-丁二醇发酵过程中存在的问题和瓶颈因素。指出应从选育理想菌株出发,并对2,3-丁二醇的生化代谢途径中不同酶的动力学进行针对性的研究,以廉价的发酵底物及高效节能的分离纯化工艺进行发酵工艺优化,在此基础上进一步对2,3-丁二醇的系列衍生物进行开发应用,以降低生产成本,提高2,3-丁二醇的产量。     

混合菌种发酵枫茂鸭业养殖场废弃物生产有机肥的成分检测

根据鸭粪氮、磷含量高的特点,选择合适的微生物发酵菌株,优化发酵工艺和技术参数,采用多菌株混合发酵的方法对鸭粪及水稻稻草进行发酵。发酵产物根据成分添加一定比例的腐殖酸等,制备成有机肥。依据国标及常规方法,测定该有机肥的有机质,氮磷钾以及重金属含量等各项指标。测定结果表明,该有机肥含有大量的有机质,养分全面,肥效持久。     

热带假丝酵母菌处理马铃薯淀粉废水的研究

[目的]优化热带假丝酵母菌发酵处理马铃薯淀粉废水的最佳工艺。[方法]利用微生物发酵方法研究pH、温度、发酵时间、接种量等因素对热带假丝酵母发酵处理马铃薯淀粉废水的影响。[结果]在pH为5.0、温度为28℃、处理时间为28 h、热带假丝酵母菌接种量为15%的条件下,马铃薯淀粉废水中COD去除率可达到75.4%,同时单细胞蛋白得率为7.43 g/L。[结论]热带假丝酵母菌处理马铃薯淀粉废水效果好,并可回收高价值的酵母菌体蛋白,该工艺具有实用性。     

枯草芽孢杆菌发酵猪血蛋白肽工艺初步研究

[目的]为了进行枯草芽孢杆菌发酵猪血蛋白肽工艺参数优化研究。[方法]采用产蛋白酶能力较强的枯草芽孢杆菌发酵猪血粉,制备猪血多肽,考察发酵温度、通气量（摇瓶转速）、pH值、接种量、发酵时间对蛋白质利用率的影响,通过单因素和正交优化试验确定发酵猪血蛋白肽的最佳条件,并对发酵前后血粉的品质和感官进行分析。[结果]结果表明,枯草芽孢杆菌发酵猪血粉制备猪血多肽的最佳工艺参数：温度为30oC、转速为160r／min、pH值为7．5、接种量为6％、发酵时间为50h。[结论]该研究为采用微生物发酵猪血粉制备高营养的动物蛋白饲料和提取功能性多肽提供了试验依据。     

大丽轮枝菌拮抗细菌多粘芽孢杆菌7-4菌株发酵产抗菌蛋白条件的优化

为了提高大丽轮枝菌(Verticillium dahliae)拮抗细菌多粘芽孢杆菌(Bacillus polymyxa)7-4菌株的发酵产抗菌蛋白量,采用单因素法对B.polymyxa7-4菌株发酵培养基所需的碳源、氮源、无机盐进行了筛选,并采用正交试验与单因素试验对7-4号菌株的发酵培养基组成及培养条件进行了优化,最终确定最适发酵培养基及培养条件为:葡萄糖5.0%,大豆蛋白胨5.0%,MnSO40.02%,MgSO4.7H2O 0.10%,培养基初始pH 7.5,种龄10~12 h,30℃摇床培养48 h。经过优化抑菌圈直径增加了50.4%。     

除草活性菌株HL-1产孢发酵条件研究

以分离自青海患病刺儿菜中具有除草活性的植物内生真菌HL-1菌株为研究对象,通过单因素试验筛选最适合该菌株生长的碳氮源、固态发酵基质、接种量和固-液发酵条件。结果表明:在供试的材料中最适碳源是葡萄糖,氮源是酵母浸膏;该菌株在PDA培养基中的最大产孢量是5.79×10⁸ CFU·mL^-1;而在最适碳源和最适氮源混合培养基中,它的最大产孢量是 4.81×10⁹ CFU·mL^-1。菜籽饼为HL-1在供试材料中产孢最大的培养基质;在体积分数为40%接种量下,它的产孢量最大。通过正交优化试验发现该菌株在培养温度27.5 ℃,培养基质含水量37%,发酵时间8 d条件下,产孢量最大。     

酵母培养物添加剂固态发酵培养基的研究

[目的]为研制一种新型奶牛饲料添加剂提供一定的参考。[方法]用一定比例的不同碳氮源配制成不同碳氮比的固态发酵培养基,以活化好的福邦饲用高活性干酵母稀释液为试材,通过发酵培养和测定酵母细胞数确定其最适碳、氮源及碳氮比。[结果]在6种不同碳氮比的固态发酵培养基中,以秸秆为碳源的发酵培养基中的酵母细胞数普遍高于以玉米淀粉为碳源的。以秸秆为碳源,花生粕为氮源,碳氮比为1∶1时,发酵培养基的每克干物质中含酵母细胞1.283×109个。秸秆、玉米淀粉(2∶1)混合作碳源时,固态发酵培养基的每克干物质中含酵母细胞1.315×109个。[结论]福邦饲用高活性干酵母固态发酵的最适碳源为秸秆、玉米淀粉(2∶1)的混合物,最适氮源为花生粕,最佳碳氮比为1∶1。     

棉花黄萎病拮抗细菌12-47发酵条件的优化

为了对棉花黄萎病生物防治的进一步研究,筛选出一株编号12-47的对大丽轮枝菌具有拮抗作用的菌株并设计了该实验对其实验室发酵条件进行了摸索。笔者采用单因素实验的方法在摇床培养的基础上对影响棉花黄萎病拮抗细菌12-47菌株产生拮抗物质的营养因素进行了考察,并在此基础上通过正交试验对各因素的浓度和组合进行了优化;通过L16(43)正交实验对培养最佳培养基条件进行了摸索。由实验数据笔者确定优化后的培养基为:碳源玉米粉3%、氮源大豆蛋白胨5%、无机盐Mn2 0.1%、K 0.05%、起始pH8.0、装液量100ml/250ml三角瓶、接种量8%、发酵时间48h。最终通过优化后的培养基进行发酵,发酵液抑菌活性比优化前提高了269%。     

柿子酒液态发酵工艺条件优化研究

[目的]为提高柿子资源利用率,对柿子酒发酵工艺条件进行优化研究。[方法]该试验以柿子为主要原料,探究不同防褐变剂及添加量对柿子浆褐变的影响,并比较固态发酵和液态发酵2种发酵方式酿制柿子酒对其品质的影响。[结果]最佳的防褐变剂为柠檬酸1%;酒精发酵工艺的最佳方法为液态酒精发酵,其最优工艺参数为温度30℃、发酵天数7 d、接种量0.3 g/L、糖度200 g/L和p H 3.5。在此条件下酿造出的柿子酒,色泽明亮橙黄、柿香愉悦、酸味纯正、澄清透明、营养丰富。[结论]研究可为增加柿子的附加值,促进农业经济发展供理论依据。     

补料对发酵工艺中枯草芽胞杆菌ZK8产伊枯草菌素A调控基因的影响

为研究补料对分批发酵工艺中枯草芽胞杆菌（Bacillus subtilis）ZK8产伊枯草菌素A的影响,以“氮源+碳源+氨基酸”为补料,应用RT-qPCR技术并结合相关发酵参数分析了3个合成调控基因degQ、degUS、glnR及操纵子itu在发酵过程中的相对表达量差异。结果显示：补料-分批发酵工艺中总氮和还原糖的含量高于分批发酵工艺,生物量和效价分别提高了68.85%和36.67%;补料-分批发酵工艺中degQ、degUS和glnR 3个基因的相对表达量均高于分批发酵工艺,3个基因相对表达量的变化规律与伊枯草菌素A合成规律、操纵子itu的相对表达量变化规律一致。表明流加补料液促进了degQ、degUS和glnR的表达,为菌体提供了丰富的碳源、氮源和伊枯草菌素A的合成前体,促进了伊枯草菌素A的合成。     

高温淀粉酶高产菌株筛选及产酶条件优化

为筛选高温淀粉酶高产菌株,利用淀粉酶水解圈作筛选模型,从稻田中采集土样,筛选得到产淀粉酶能力较高的菌株E10。为提高菌株产酶能力,进行了碳源种类及浓度,氮源种类及浓度,无机盐种类及浓度,pH值,种龄及接种量、温度、时间的单因素试验,并对发酵培养基及发酵条件进行了L9(34)正交优化试验。结果表明:最佳产酶发酵培养基为2.0%麸皮、0.1%硝酸钾、0.25%氯化钙,最适初始pH值为6.0。最适产酶条件为种龄24 h,接种量7 mL,于36℃下培养48 h。在优化条件下,菌株产酶活力可达180.94 IU/mL。     

海洋产几丁质酶微生物选育及组合发酵优化

[目的]探索海洋产几丁质酶微生物最佳的发酵组合。[方法]从唐山港曹妃甸港区海泥中分离筛选出2株几丁质酶活性强的菌株,研究不同的培养条件、诱变及组合发酵对菌株产酶的影响。[结果]通过紫外诱变产生的菌株的透明圈较大,直径在3~4 mm,但数量不多;培养基碳源以胶体几丁质最好,产几丁质酶的最适温度在32℃;pH在7.0~8.0产酶量最高;以蛋白胨和酵母粉为氮源对产酶的效果明显;添加Mn2+的培养基产酶能力最强;随着培养时间的增加,诱变的菌株组合发酵产酶后,几丁质酶活性显著提高。[结论]在组合发酵中,选取高产酶培养条件、不同来源的菌株混合培养对组合发酵有着重大的意义。     

高效产纤维素酶菌株ZJW-6发酵条件优化

在筛选出纤维素酶高产菌株的基础上,对纤维素酶高产菌株ZJW-6采用单因素试验进行不同条件下的液体发酵培养,使用DNS法对发酵后的菌悬液进行酶活力测定从而获得其最优发酵条件.结果表明,菌株ZJW-6产纤维素酶的最优发酵条件是以蛋白胨+(NH4)2SO4为氮源培养基,在30℃、pH 6下振荡培养48 h.     

固态发酵中碳氮源对黑曲霉解磷效果的影响

为探讨固态发酵中不同碳氮源对黑曲霉解磷效果的影响,采用碳酸氢钠浸提-钼锑抗比色法,以磷酸三钙为磷源,葡萄糖、纤维素和淀粉为外加碳源,硫酸铵、尿素和硝酸钠为外加氮源,取试验筛选的1株黑曲霉为菌种进行试验。结果表明,在麸皮发酵中,加淀粉、纤维素的培养基发酵液中的有效磷含量相对无外加碳源的对照培养基有效磷含量可分别增加0.77、0.51g/kg。在稻壳发酵中,加淀粉、葡萄糖的发酵液中有效磷含量可分别增加26.32、15.23g/kg,分别增加了4.3、2.5倍;加硫酸铵、尿素的发酵液中有效磷含量略有减少,加硝酸钠的发酵液中有效磷含量可增加4.60g/kg。在玉米芯发酵中,加淀粉、葡萄糖的发酵液中有效磷含量分别可增加8.20、12.23g/kg;外加的氮源各组有效磷含量均有减少,其中加尿素可使有效磷含量减少10.70g/kg。