牛分支杆菌DNA疫苗工程菌的高密度培养研究

对牛分支杆菌三价DNA疫苗工程菌进行了高密度培养的探索。通过摇瓶培养试验对3种培养基进行了筛选,选择出具有高密度培养潜力的半合成培养基作为中试规模的发酵罐培养基;经对培养温度、溶氧、pH、转速、补料方式等各种条件优化,培养的工程菌密度OD600达到22.92,细菌湿重达到27.173 g/L,质粒产量为1.44 mg/g湿菌。试验还对培养物质粒的稳定性进行了证实。     

工程菌产植酸酶摇瓶发酵条件初探

本实验根据毕赤酵母工程菌的特点,在摇瓶中对重组毕赤酵母工程菌株PP-MS-NPm-4-16的发酵条件进行初步研究。确定了60%麦芽-麸皮培养基,40%的蚕蛹培养和190mg/L的酵母营养盐作为高密度发酵的基础培养基,生长阶段和诱导阶段最佳pH分别为5.0和5.5。通过正交实验得到工程菌的最佳摇瓶培养条件为:接种量4%,甲醇浓度40g/L,生长阶段豆油浓度1.3%,诱导阶段豆油浓度3.5%,植酸酶酶活最高可达到192400U/mL。     

重组大肠杆菌DE-pET-P46的培养基优化和高密度发酵

为提高重组蛋白的生产效率,利用响应面试验设计技术,对表达猪肺炎支原体P46蛋白的重组大肠杆菌DE-pET-P46的培养基进行了优化,确定了培养基各营养成分及其最佳配比。在相同培养条件下,优化培养基比LB培养基的菌体浓度高出一倍。在生物反应器中利用优化培养基发酵培养该重组大肠杆菌,培养物的湿菌重达39.5 g/L。SDS-PAGE电泳结果显示,高密度发酵对重组大肠杆菌DE-pET-P46的rP46的表达和占细胞总蛋白比例均没有明显的改变。     

BP神经网络耦合遗传算法优化呕吐毒素降解菌发酵培养基

为了获得一株可高效降解呕吐毒素(DON)的德沃斯氏菌(Devosia sp.)D-8的最佳发酵培养基。采用单因素试验和部分因子试验确定了发酵培养基的主要组分及浓度范围，并根据其进行正交试验设计，以正交试验及结果作为数据样本建立BP神经网络模型，并通过遗传算法(Genetic algorithm,GA)对该模型进行优化并全局寻优。结果表明：确定了最佳培养基配比：糖蜜30 g/L，酵母浸粉20 g/L,KH₂PO₄ 4.4 g/L,Na₂HPO₄·12H₂O 7 g/L；利用该培养基发酵验证，D-8菌的生物量(OD_{600 nm})为14.68，与模型预测值相差1.01%，是优化前生物量的6.87倍，较正交试验后生物量显著提高了6.55%(P<0.05)。BP网络模型可较好地应用于DON降解菌的发酵培养基优化，培养基配方为该菌后续工业化发酵生产及应用提供了数据支撑。     

洋葱伯克霍尔德氏菌Lu10-1产生抗菌活性物质的发酵培养基和发酵条件优化

洋葱伯克霍尔德氏菌(Burkholderia cepacia)Lu10-1是从桑叶中分离得到的一株具有抗菌及促进植物生长等多种生物学功能的内生细菌。利用基于统计学的响应面法(response surface methodology,RSM)对影响该菌产生抗细菌活性物质的发酵培养基组成和发酵培养条件进行了优化。部分重复因子试验表明,酵母浸粉和氯化钠是培养基组分中的主要影响因子,其中酵母浸粉为正效应,氯化钠为负影响;结合最陡爬坡路径逼近最大响应区域和中心组合设计及响应面分析,确定了培养基中主要配方的最佳质量浓度为蔗糖17.0 g/L、酵母浸粉5.855 g/L、氯化钠4.519 g/L、磷酸二氢钾0.2 g/L。通过PB(plackeet-burman)试验发现接种量和发酵温度是该菌株产生抗菌活性物质发酵条件中的主要影响因子,经中心组合设计法优化的最佳发酵条件为:接种量0.027 7 mL/mL,摇瓶装液量100 mL,发酵温度30.29℃,培养基初始pH6.2,培养时间42 h。     

谷氨酸棒状杆菌全细胞催化合成Levan果聚糖条件优化分析

试验旨在探究微生物合成Levan果聚糖的新途径并优化其合成条件。利用转入果聚糖蔗糖转移酶基因的重组谷氨酸棒状杆菌进行全细胞催化合成Levan果聚糖,并采用响应面法以Levan果聚糖产量为响应值优化催化合成条件。首先设计Plackett-Burman试验从7个相关因素（蔗糖浓度、菌体浓度、转化时间、转化pH、PBS中Ca²⁺和Mg²⁺浓度、Levan果聚糖提取时的乙醇终浓度）中筛选出影响Levan果聚糖产量的3个主要因素（蔗糖浓度、乙醇终浓度和Ca²⁺浓度）;再用筛选出的3个最重要因素进行最陡爬坡试验逼近最大响应值区域;最后运用BBD响应面法优化确定3个主要因素之间的交互作用和最佳合成条件。结果显示,初始试验中Levan果聚糖平均产量为0.069 g/mL。经过响应面试验优化对利用重组谷氨酸棒状杆菌进行全细胞催化合成Levan果聚糖产量影响最大的因素为蔗糖浓度,其次为提取时的乙醇终浓度,最后是转化液中的Ca²⁺浓度。当蔗糖浓度为52.71%、乙醇终浓度为85.31%、Ca²⁺浓度为0.04 g/L时,利用重组谷氨酸棒状杆菌进行全细胞催化合成的Levan果聚糖产量平均值为0.238 g/mL,与模型预测最大值0.233 g/mL相近,转化率约为44%,转化率较初始试验提高了约1.9倍,产量亦较初始试验提高了约3.4倍。研究结果为Levan果聚糖工业化生产提供了依据,并为其在动物医学和营养方面的研究奠定基础。     

响应面法优化鸡α干扰素工程菌发酵培养基

本研究采用单因素试验和响应面法相结合的方式优化毕赤酵母重组菌的发酵培养基,以提高毕赤酵母发酵液的生物量。首先,通过单因素试验确定最优碳、氮源分别为甘油和NH4H2PO4;然后,采用Plackett-Burman试验、最陡爬坡试验及Box-Behnken响应面分析并结合Design Expert统计分析软件构建响应方程。利用该方程预测得到最佳培养基配方:甘油46g/L,NH4H2PO414g/L,K2SO418g/L,MgSO415g/L,CaSO41.0g/L,KH2PO45g/L,KOH1.5g/L,初始pH6.96,PTM1盐4.4mL/L。此条件下毕赤酵母发酵后湿重具有最高值为175.54g/L,生物量比优化前提高了50%,并且培养基成本低廉,成分简单,方便调控,适合大规模发酵生产。     

红酵母利用玉米浆发酵产富含类胡萝卜素功能饲料的研究

研究旨在对红酵母D(Rhodotorula sp.D)利用玉米浆发酵生产含类胡萝卜素功能饲料的培养基的碳氮源进行优化,并进行工业化生产试验。对玉米浆和葡萄糖结晶废糖液分别进行单因素试验来确定最佳碳氮源比例,进行7 L发酵罐试验确定上罐参数,1 000 L发酵罐中试并对发酵液进行喷雾干燥制取产品。结果表明葡萄糖结晶废糖液和玉米浆的添加量分别为7%和33.3%,7 L发酵罐最佳发酵时间为72 h,此时的生物量、色素含量和色素产量分别达到30.2 g/l,374.1μg/g和11.3 mg/l;1 000 L最佳发酵时间为41 h,此时的菌体生物量,色素含量,色素产量分别为42 g/l,404.6μg/g,17 mg/l。喷雾干燥后的产品粗蛋白质含量达到31%,类胡萝卜素含量为180.4μg/g。结果表示,优化培养基组分,控制好发酵条件,就可以利用玉米浆发酵生产富含类胡萝卜素红酵母增色功能饲料。     

响应面法优化徐香猕猴桃开放式增殖培养基

为了降低徐香猕猴桃工厂化生产的成本，提高经济效益，探究徐香猕猴桃开放式培养的最适抑菌剂浓度及培养基配方。以现有的无菌材料，采用单因素试验确定增殖培养基因素的添加范围，并利用响应面法进行优化分析。结果表明，徐香猕猴桃开放式组培增殖培养的最优培养基是：MS+3g/L琼脂+20g/L蔗糖+0.1g/L代森锰锌+0.2mg/LNAA+1.5mg/L6-BA，此时增殖系数为6.539，成活率为93.33%。为徐香猕猴桃开放式培养增殖培养工厂化生产提供参考。     

基于响应面法优化饲用粪肠球菌发酵培养基

为了实现粪肠球菌(Enterococcus faecalis)E_(XW)27的高密度培养,对健康仔猪肠道分离的粪肠球菌E_(XW)27发酵培养基进行响应面优化,以MRS为基础培养基,活菌浓度为评价指标,对发酵培养基中碳氮源、微量元素、缓冲盐体系以及促生长因子等通过单因素试验和响应面试验优化高密度发酵培养的培养基配方,确定最佳活菌浓度时的培养基组成。结果显示:蔗糖57.3 g/L、蛋白胨45 g/L、磷酸氢二钾3.75 g/L、柠檬酸铵3.5 g/L、乙酸钠6.25 g/L、硫酸镁1.5 g/L、硫酸锰0.45 g/L、组氨酸1.4 g/L、维生素C 0.01 g/L、碳酸钙10 g/L。发酵液最高活菌数达到1.03×10~(10) CFU/mL,是相同条件下MRS培养基中活菌数的10.61倍,菌体浓度显著提高,具有实际应用价值。     

大肠杆菌Nissle 1917隐秘质粒消除方法的建立

质粒消除旨在获得无质粒菌株,是对益生菌进行遗传改造所需的一项重要技术。本试验建立在质粒不相容性的基础上,引入自杀性载体pRE112作为辅助工具,使用分子生物学方法构建重组自杀质粒pMUT1-pRE112和pMUT2-pRE112,将其分别导入携带2个大隐秘质粒pMUT1和pMUT2的益生菌大肠杆菌Nissle 1917(Escherichia coli Nissle 1917,EcN),利用重组自杀质粒去除EcN内原有隐秘质粒并在含有10%蔗糖的LB培养基上实施自杀质粒自身消除。结果试验成功获得EcN无质粒克隆菌株(Escherichia coli Nissle 1917cured of its two cryptic plasmids pMUT1and pMUT2,EcNc),为优质益生菌EcN更好的潜在应用研究奠定基础。     

猪圆环病毒2型ORF2可溶性表达条件的优化

为探索猪圆环病毒2型(PCV2)ORF2基因在大肠杆菌中高效可溶性表达的条件,扩增ORF2基因构建重组表达质粒p ET30a-ORF2,转化入大肠杆菌BL21(DE3)感受态获得重组表达菌;通过改变菌体培养温度和时间、诱导温度和时间、溶解氧量、IPTG及CaCl_2浓度,实现目的蛋白高效可溶性表达。结果表明:重组表达质粒p ET30a-ORF2经酶切及测序证明构建正确,重组表达质粒在大肠杆菌BL21(DE3)中实现可溶性表达,其最佳表达条件为:在500 mL培养瓶中加入200 mL LB卡那霉素阳性培养基,菌体于37℃培养4 h后,分别加入IPTG及Ca Cl2至终浓度为0.6 mmol/L及0.06 mol/L,30℃诱导表达4 h;重组Cap蛋白的最高表达量占总蛋白的55.9%。说明优化后可实现猪圆环病毒Cap蛋白的可溶性表达,这为进一步研究该蛋白的结构及其生物学特性奠定了基础。     

除臭微生物D63产孢子固体培养基的筛选

研究了除臭微生物D63在5种不同固体培养基上的培养性状和产孢量,并采用均匀设计试验筛选出最佳培养基组成为土豆125.7 g/L,葡萄糖27 g/L,蔗糖23.8 g/L。试验结果表明,在优化后的培养基和培养条件下,每皿D63产孢子数可达到2.099×109个。     

饲用产朊假丝酵母发酵培养基的优化

为了提高饲用产朊假丝酵母增殖产率,采取单因素试验研究不同碳源、氮源、无机盐对产朊假丝酵母增殖的影响,对产朊假丝酵母培养基成分进行优化设计,在此基础上采用响应面优化试验确定培养基成分配方。结果表明:产朊假丝酵母的最佳增殖培养基为麦芽浸粉质量浓度为29.19 g/L,酵母浸粉质量浓度为19.30 g/L,K_2HPO_4质量浓度为2.54 g/L。在优化后的条件下培养24 h,产朊假丝酵母菌液OD_(600)值可达0.959 7,活菌数平均值为1.82×10~8cfu/m L,菌体干重可达19.76 g/L,是对照组菌体干重的2.3倍。说明以麦芽浸粉质量浓度为29.19 g/L、酵母浸粉质量浓度为19.30 g/L、K_2HPO_4质量浓度为2.54 g/L作为培养基可以有效提高产朊假丝酵母的增殖产率。     

重组枯草芽孢杆菌产角蛋白酶的发酵培养基及发酵条件优化

角蛋白是潜在的优良饲用蛋白资源，其中角蛋白酶作为可特异性降解角蛋白的酶类，在角蛋白饲料化领域展现出广泛的应用潜力和价值。本研究以自主构建的重组角蛋白酶工程菌枯草芽孢杆菌WB600-pMA5-kerJY-23为研究对象，利用单因素和二次通用旋转组合设计试验对其摇瓶发酵产角蛋白酶的发酵培养基和发酵条件进行优化。结果表明：该菌株最佳发酵产酶条件为：葡萄糖25 g/L，蔗糖25 g/L，酵母浸膏20 g/L，硫酸铵10 g/L，磷酸氢二钾1.5 g/L，氯化钠0.3 g/L，氯化钙0.025 g/L，硫酸镁0.025 g/L，硫酸亚铁0.015 g/L，氯化锰0.05 g/L，初始pH 8，装液量45 mL/250 mL三角瓶，接种量6%，培养温度37℃，摇床转速200 r/min，发酵周期36 h。在该优化条件下，重组枯草芽孢杆菌WB600发酵产角蛋白酶的酶活达到（2110±15.011）U/mL，较优化前提高了5.10倍（P <0.05），为该酶在角蛋白降解及资源化利用领域的应用提供了理论依据与研究基础。     

响应面法优化地衣芽孢杆菌S6产角蛋白酶培养基

试验利用响应面法对地衣芽孢杆菌S6产角蛋白酶的培养基进行优化.单因素试验表明:(K2HPO4/KH2PO4)、NaCl和MgSO4最佳水平分别为1.4/0.7、0 3和0.1 g/L,响应面优化地表芽孢杆菌S6培养基最佳组成为麦芽糖0.03 mol/L、半胱氨酸0.02 mol/L和生物素28.17μg/L,与基础发酵培养基相比,角蛋白酶活力最高值提高了2 822 4倍,为210.55 U/mL.     

表达木质素降解酶的基因工程产朊假丝酵母菌部分生物学特性研究

木质素是农作物秸秆饲用化利用的主要限制因素,现仅有少数微生物产生木质素降解酶,且产量少、酶活低,不适合工业化生产,酶蛋白的高效异源表达是提高木质素降解酶产量的有效途径。工程菌ZHMX4和ZHQX1是分别从黄孢原毛平革菌和云芝栓孔菌中扩增出木质素过氧化物酶基因（lip）和漆酶基因（lac）,利用同源整合重组技术构建所得的工程菌。对前期构建的表达木质素降解酶工程菌ZHMX4和ZHQX1进行了部分生物学特性研究,包括木质素降解酶适宜反应条件、木质素降解酶基因拷贝数和工程菌降解天然木质素能力的测定及工程菌营养需要分析,了解2株工程菌特性的同时为后续研究工作奠定基础。结果显示：工程菌ZHMX4和ZHQX1产木质素降解酶最适反应温度和pH分别为30℃、3.0和30℃、4.5;2株工程菌各2 m L（添加量为109cfu/g）混合对100 g玉米秸秆进行发酵时,木质素的降解率达到50.12%;根据Biolog YT微孔板试验结果,可优化2株工程菌的培养基,在培养基中添加一些营养物质,可促进工程菌的生长。     

一株枯草芽孢杆菌的鉴定及液体发酵工艺优化

从鸡肠道筛选出一株菌,命名为DY032,经16S r DNA分子鉴定和系统发育分析,该菌种为枯草芽孢杆菌。在摇瓶发酵条件下,采用单因素试验,对菌株DY032的培养基配方进行优化,确定了影响发酵液菌体数和芽孢数的5个因素,分别为淀粉、鱼粉、豆饼粉、MnSO_4·H_2O和CaCO_3,其适宜浓度分别为20、10、10、0.05、0.05 g/L,进一步通过L_(16)(4~5)正交试验确定以上5因素的最佳配比。为放大培养,在最优培养基基础上,利用10 L发酵罐,采用L_9(3~4)正交试验设计,以芽孢数为指标,对菌株DY032的培养温度、pH值、搅拌转速、通气量4个条件进行优化。结果表明:菌株DY032培养基最优配方为:淀粉16 g/L,鱼粉10 g/L,豆饼粉10 g/L,Mn SO4·H2O 0.05 g/L,Ca CO30.03 g/L。最优发酵罐培养条件为:培养温度37℃,pH值6.5,转速200 r/min,通气量5 L/min,最终芽孢数可达51.95×108cfu/m L。     

解淀粉芽胞杆菌固态发酵当归培养基的研究

为筛选和优化解淀粉芽胞杆菌固态发酵当归培养基,以当归多糖含量为指标,采用单因素试验对当归固态发酵培养基成分筛选,采用响应面分析试验对培养基组分进行优化。结果显示,在所筛选成分中,最适宜菌株发酵的固态培养基成分为当归、黄豆粉、碳酸钙和水。优化的固态发酵培养基各组分含量分别为:当归320.914 g/L、黄豆粉109.918 g/L、碳酸钙1.532 g/L、水544.159 mL/L,37℃发酵培养72 h,固态发酵物中的多糖质量分数达24.91 mg/g。结果表明,优化的当归固态发酵培养基适宜解淀粉芽胞杆菌生长,易于多糖的释放,所筛选的发酵培养基原材料符合固态发酵产业化生产条件要求。     

乳双歧杆菌U9高密度发酵培养基的优化研究

乳双歧杆菌U9是一株具有优良功能和产业化应用前景的益生菌。为了更好地实现该菌株产业化应用,对该菌株高密度发酵培养基进行了优化。以乳双歧杆菌U9的活菌浓度为评价指标,以改良MRS培养基(添加L-半胱氨酸)为基础培养基,利用正交试验,对增殖培养基中氮源、促生长因子以及无机盐的添加量进行了优化,确定最佳活菌浓度时的培养基配方为:蛋白胨7.5 g/L,酵母粉10 0 g/L,牛肉膏7 5 g/L,西红柿汁30 g/L,葡萄糖20.0 g/L,无水乙酸钠5.0 g/L,七水合硫酸镁0.6 g/L,一水合硫酸锰0.1 g/L,柠檬酸氢二铵2.0 g/L,磷酸二氢钾2.0 g/L,吐温-80 1.0 g/L,L-半胱氨酸盐酸盐0 5 g/L。对优化后的培养基进行50 L发酵罐小试试验。试验结果表明,乳双歧杆菌U9在10 h左右达到稳定期,菌体浓度可达4 2×10~9CFU/mL,与基础培养基培养结果(1.1×10~9CFU/mL)相比,菌体浓度显著提高,具有实际应用价值。