Optimization of the Fermentation Conditions of Sweet Oats by Response Surface Methodology

[目的]研究蒸料时间、接种前水分含量、接种量、发酵温度和发酵时间这5个因素对甜胚子甜度的影响,得到最佳发酵条件。[方法]用Plackett-Burman（PB）实验设计对影响甜胚子甜度的5个因素进行效应评价,筛选显著因素;选取最陡爬坡法选取逼近最佳响应面区域;Box-Behnken实验设计及响应面分析,确定最优发酵条件。[结果]PB设计筛选出3个对还原糖含量有显著影响的因素：接种前含水量、接种量、发酵温度,用最陡爬坡法确定中心水平后,中心组合实验法分析出其接种前含水量为45.26%,接种量为0.014%（g/g）,发酵温度为28℃,预测还原糖含量的最大值为13.16%。[结论]用优化后的条件制作甜胚子,还原糖的含量为12.91 mg/g,这一结果和预测值一致。     

响应面法优化甜胚子发酵条件的研究(英文)

[目的]研究蒸料时间、接种前水分含量、接种量、发酵温度和发酵时间这5个因素对甜胚子甜度的影响,得到最佳发酵条件。[方法]用Plackett-Burman(PB)实验设计对影响甜胚子甜度的5个因素进行效应评价,筛选显著因素;选取最陡爬坡法选取逼近最佳响应面区域;Box-Behnken实验设计及响应面分析,确定最优发酵条件。[结果]PB设计筛选出3个对还原糖含量有显著影响的因素:接种前含水量、接种量、发酵温度,用最陡爬坡法确定中心水平后,中心组合实验法分析出其接种前含水量为45.26%,接种量为0.014%(g/g),发酵温度为28℃,预测还原糖含量的最大值为13.16%。[结论]用优化后的条件制作甜胚子,还原糖的含量为12.91 mg/g,这一结果和预测值一致。     

响应面法优化放线菌BOS-018的液体发酵工艺

为了提高放线菌BOS-018代谢产物中有效代谢物质浓度,得到更多的活性成分,并提高其抑菌活性,采用响应面法来优化放线菌BOS-018的液体发酵条件。先通过单因素试验确定最佳单因素,再运用Plackett-Burman试验对影响发酵的几个因素进行评价并筛选出3个最主要因素,即温度、接种量和装液量。经最陡爬坡试验,最后运用Box-Behnken设计得到这3个因素的最佳值为:温度27.74℃,接种量13.26 m L,装液量102.07 m L。优化后,抑菌圈直径达到22.12 mm,相对于优化前提高36.7%。     

玫瑰黄链霉菌Men-myco-93-63产抗生素发酵培养基的优化

以玫瑰黄链霉菌Men-myco-93-63为发酵菌株,采用Plackett-Burman试验设计、最陡爬坡试验、中心复合试验设计和响应面分析法,以抗生素产量为响应值,对其发酵培养基进行优化。首先,采用Plackett-Burman设计筛选出具有正显著效应的花生饼粉和玉米浆。其次,通过最陡爬坡试验逼近最大响应区域。最后,采用中心复合试验对这2个因素进行优化。最终确定发酵的最适培养基含量配方为葡萄糖2%,可溶性淀粉1%,花生饼粉4.96%,玉米浆2.66%,氯化钠0.4%,碳酸钙0.3%,磷酸二氢钾0.02%。优化后发酵培养基抗生素产量为2 030.6 mg/L,比优化前的771.9 mg/L提高了1.63倍。     

响应面法优化粪肠球菌摇瓶发酵培养基

[目的]对粪肠球菌摇瓶发酵培养基进行优化,为高效、优质的微生态制剂产品研制奠定基础.[方法]首先通过二水平设计的Plackett-Burman试验分析发酵培养基中对粪肠球菌发酵影响最重要的主要因素;再运用最陡爬坡法对主要因素进行试验,获得主要因素的最适范围.最后通过响应面分析得到主要因素的最优水平.[结果]获得最优的发酵培养基配方为:蔗糖22.5;,酵母粉12;,蛋白胨10.5;,磷酸二氢钾0.2;,硫酸镁0.02;,硫酸锰0.004;,碳酸钙1;.[结论]在最优发酵培养基培养下,粪肠球菌的活菌数从初始的5.8×108CFU/mL提高到6.7×109CFU/mL.     

枯草芽孢杆菌8-32产抗真菌物质发酵条件优化

为提高枯草芽孢杆菌菌株8-32抗真菌物质的产量,在单因素试验基础上,采用Plackett-Burman设计法找出影响菌株Bacillus subtilis 8-32产抗真菌物质的主要因素为培养时间、装液量和可溶性淀粉含量。采用最陡爬坡试验逼近最大响应区域,运用Box-Behnken试验设计及响应面分析法对3个显著影响因子的最佳配比进行优化,得到最佳发酵工艺参数为培养时间72.28h,装液量59.80mL/250mL三角瓶,可溶性淀粉含量1.51%。优化后抑菌圈直径从试验设计初期的14.21mm提高至24.51mm。     

响应面法优化绿色木霉H06产孢培养条件

在单因素试验的基础上,采用响应面法(response surface methodology,RSM)对绿色木霉菌H06菌株产孢培养条件进行了优化.首先利用Plackett-Burman试验设计筛选出影响产孢的3个主要因素:装液量、接种量和培养温度.在此基础上运用最陡爬坡路径法逼近最大响应值区域,最后利用响应面分析法确定主要因子之间的交互作用及最佳条件.结果显示,绿色木霉H06菌株的最佳发酵条件为:转速200 r/min,装液量74.70 mL/250mL,接种量5.83％,pH 7.5,温度29.50℃,培养时间72 h,菌龄48 h.H06菌株最大理论孢子含量为7.64×109个/mL.经3次平行试验验证,实际平均孢子含量与预测孢子含量相近,比之前的孢子含量提高133％.     

黑曲霉ZD利用棉花秸秆固体发酵产纤维素酶条件优化

【目的】以棉花秸秆作为发酵基质,优化黑曲霉(Aspergillus niger)ZD固体发酵产纤维素酶的发酵条件。【方法】以固体发酵条件(棉花秸秆和玉米粉的比例、发酵时间、接种率、含水量和pH值)为优化因素,通过单因素试验和Plackett-Burman试验,确定主要影响因素;再由最陡爬坡试验确定优化中心点,最后通过 Box-Behnken中心组合设计确定主要影响因素及其交互作用对固体发酵产酶的影响,并对其进行回归分析。【结果】由单因素试验和Plackett-Burman试验确定碳氮比,接种量和含水率为主要影响因素;最陡爬坡试验确定棉花秸秆与玉米粉的比例4∶1,接种量10%和含水率60%为中心点;Box-Behnken中心组合试验确定最佳发酵条件:棉花秸秆和玉米粉的比例为4.4∶1,接种量8.12%,含水率60%,发酵时间40 d,pH为4,此条件下羧甲基纤维素钠酶活最高,为310.885 U/mL;比未优化条件下的酶活207.496 U/mL提高了49.8%。【结论】确定黑曲霉ZD利用棉花秸秆固体发酵产纤维素酶的最优条件,为利用该菌制备棉花秸秆发酵饲料,降解棉花秸秆纤维素含量,提供了理论依据和工艺参数。     

响应面法优化小链霉菌产抗生素发酵条件

利用响应面法对分离于大连海域的番茄溃疡病生防菌株小链霉菌(Streptomycete parvus)PH33菌株产抗生素的发酵条件进行优化。首先通过二水平设计的Plackett-Burman试验分析7种因素中对小链霉菌产抗生素能力影响最主要的3种;然后运用爬坡路径法对这3种因子进行试验,获得这3种重要因子的最适范围。最后通过响应面分析得到3种重要影响因子的相互作用及最优条件。最终条件为发酵温度30.97℃、初始pH值6.91、每250mL三角瓶装液量101.08mL。优化后抑菌圈直径由29mm提高到38mm,提高31.03%。结果表明,数理统计试验设计和分析的方法可成功地用于小链霉菌产抗生素发酵条件优化且效果显著。     

蛹虫草固态发酵杜仲的工艺优化

为提高蛹虫草转化杜仲发酵产物中虫草素和松脂醇二葡萄糖苷的产量,并获得最优发酵条件,在预试验的基础上,通过Plackett-Burman实验,对培养基中虫草素和松脂醇二葡萄糖苷进行评价,筛选出显著因素,并通过最陡爬坡实验进一步确定较优组合,最后应用Box-Benhnken试验设计确定最优发酵条件。Plackett-Burman实验结果表明,添料(杜仲粉)量、培养时间、硫酸铵对蛹虫草转化杜仲固体培养具显著性影响;经响应面法优化后最佳培养基组成及发酵条件为:维生素E 4 g/kg,葡萄糖4 g/kg,硫酸铵8g/kg,初始pH8,添料(杜仲粉)量27%,接种量40%,培养温度25℃,培养时间18 d,优化后,虫草素和松脂醇二葡萄糖苷固体发酵单位产量分别达2.92、90.03μg/g,比优化前分别提高60.44%、52.90%,表明蛹虫草菌株B1 528能以杜仲为药性基质成分进行固体发酵,并影响主要活性成分的含量;响应面法用于蛹虫草转化杜仲的固体发酵优化效果显著。     

基于响应面法优化贝莱斯芽孢杆菌C44发酵参数

对贝莱斯芽孢杆菌C44发酵条件进行优化,可提高其菌落数和抗菌活性,为该菌株工业化生产提供理论依据。以贝莱斯芽孢杆菌C44为供试菌株,对培养基、氮源、碳源、无机盐、pH、温度、转速、装液量、接种量等因素进行单因素试验,研究其对C44菌落数和抗菌活性的影响;并以此为基础,以菌落数为考察指标,通过PlackettBurman试验、最陡爬坡试验和响应面试验等方法对其进行优化,选出菌落数生长最优发酵条件。单因素试验结果显示,LB培养基上贝莱斯芽孢杆菌C44的菌落数和抑菌圈直径均最高,且明显高于其他培养基;C44菌落数和抑菌圈直径在以10 g/L胰蛋白胨为碳源、10 g/L酵母提取物为氮源、10 g/L磷酸氢二钠为无机盐、pH值为7.1～7.4、温度为30℃、转速为180 r/min、装液量为100 mL、接种量为5%的条件下达到最高。Plackett-Burman试验从8个影响因素中筛选出对菌落数生长影响极显著的因素为磷酸氢二钠、温度、转速,采用最陡爬坡设计和BoxBehnken中心组合设计3因素3水平试验,得到对菌落数生长和繁殖影响最大的是磷酸氢二钠,其次是转速,温度影响最小。贝莱斯芽孢杆菌C...     

响应面法优化酶辅助超声提取蓝莓花青素工艺研究

通过响应面法优化了蓝莓花色苷的超声酶法提取工艺。在单因素试验的基础上，通过Plackett-Burman（筛选试验）设计法考察各种因素对花青素提取率的影响，筛选出pH、料液比和酶量3个对蓝莓花青素含量有显著影响的因素。通过最陡爬坡路径法，得出3个因素的最大响应值区域。通过Box-Behnken（盒状试验）设计的中心组合响应面分析得出最优提取工艺：使用果胶酶，pH 0.5，超声温度20 ℃，超声时间5 min，乙醇体积分数50%，料液比0.15 g·mL^-1，酶量4.13 mg·g^-1。在此条件下蓝莓花青素含量最高，为0.606 mg·g^-1。     

黑曲霉AF-1固态发酵生产生淀粉酶的条件优化

为增强黑曲霉AF-1产生生淀粉酶的能力,对其固态发酵产酶条件进行了优化.采用单因素试验分别筛选出马铃薯粉、豆粕粉、FeSO4为最适碳源、氮源和无机盐;通过Plackett-Burman设计对影响产酶条件的12个相关因素进行效应评价,筛选出具有显著效应的培养基豆粕粉、麸皮含量和温度3个因素;利用最陡爬坡试验逼近以上3个因素的最大响应区域,采用响应面中心组合设计对3个因素进行优化,得出培养基豆粕粉含量、麸皮添加量和温度的最佳值分别为11.46%、17.41 g和26.26 ℃.优化后的酶活力(204 U/mL)比初始酶活力(42 U/mL)提高了3.85倍.     

响应面法优化污泥生物干燥工艺条件的研究

运用响应面法对木薯酒糟沼气发酵后污泥的生物干燥工艺条件进行优化。首先,用Plackett-Burman方法对8个相关影响因素的效应进行评价,并筛选出对污泥含水率降低有显著影响的通风量、温度、接种量3个因素;然后,用最陡爬坡试验逼近污泥含水率最低区域;最后,由中心组合试验及响应面分析确定了影响污泥含水率的最佳干燥条件,即通风量6.5 L/h、温度36℃、接种量1.5%,干燥96 h后污泥含水率降低到24.53%。     

翘鳞伞菌丝体生长培养研究

为了提高生产效率、缩短翘鳞伞的生长周期,对翘鳞伞菌丝体的生长培养条件进行优化。单因素试验以及Plackett-Burman试验结果表明:翘鳞伞菌丝体生长的最适碳源为麦芽糖,最适氮源为酵母粉,最适pH为5,最适温度为23℃;影响翘鳞伞生长的主要因素为麦芽糖、酵母粉和K2HPO4。通过最陡爬坡试验和正交试验确定翘鳞伞菌丝生长的最优培养基为:35g/L麦芽糖+1.5g/L酵母粉+0.5g/L K2HPO4+0.5g/L KH2PO4+0.5g/L MgSO4。在最佳培养条件下,菌丝体菌落直径由6.11cm增加到7.41cm。     

响应面法优化玉米秸秆酶水解条件的研究

针对玉米秸秆制取燃料乙醇过程中玉米秸秆酶水解效率低的问题,利用响应面法对玉米秸秆酶水解条件进行优化。首先通过两水平Plackett-Burman试验中8个因素,筛选出3个对还原糖产率影响最大的因素(酶浓度、温度和固液比),再通过最陡爬坡试验确定其最优区域,然后通过Box-Behnken设计和响应面法进一步确定因素间相互关系和以还原糖最大产率为目标的最优条件。结果表明:酶浓度和固液比、温度和固液比间的交互作用对酶水解的影响显著,还原糖最大产率(42.97%)的最优条件为酶浓度55.45U.g-1,酶比例2∶1,温度44.39℃,pH值5.0,固液比1∶10.3,转速140r.min-1,酶解时间72h,Mg2+浓度0.01%。     

基于响应面法的耐镉假单胞菌TCd-1培养条件优化

  目的  利用响应面法优化耐镉菌株假单胞菌Pseudomonas TCd-1的培养条件。  方法  以基础发酵培养条件为对照,菌株吸光度D(660)作为评价指标,利用单因素试验确定培养基组分的最佳碳源、氮源和无机盐种类,通过Plackett-Burman试验设计评价牛肉膏、酵母粉、氯化镁、培养温度、初始pH、接菌量、培养时间和转速8个因素对菌株生长的影响,进而确定显著影响因素,然后进行最陡爬坡试验获得显著影响因素的最优组合,结合Box-Behnken试验设计和响应面分析,优化假单胞菌TCd-1的培养条件。  结果  菌株培养基组分的最佳碳源、氮源和无机盐分别为牛肉膏、酵母粉和氯化镁;影响菌株生长的显著性因素为酵母粉、培养温度、初始pH;基于响应面法优化后的培养条件为:牛肉膏质量分数为0.5%,酵母粉1.0%,氯化镁0.5%,pH 6.3,温度33 ℃,接菌量1.25%,转速160 r·min?1,培养时间24 h。  结论  根据最佳条件, 进行重复试验得到优化后的菌液吸光度D(660)比对照提高了67.07%,与模型预测值相一致,表明优化后的条件显著促进了菌株的生长,达到预期目的。图1表6参26     

根癌土壤杆菌DK-24生产辅酶Q10发酵培养基的优化

【目的】对根癌土壤杆菌(Agrobacterium tume faciens)DK-24发酵生产辅酶Q10的培养基进行优化,为辅酶Q10的生产提供技术支持。【方法】用Plackett-Burman设计法(Plackett-Burman design,P-B)筛选对辅酶Q10产量影响较大的主要因子,采用最陡爬坡试验逼近主要因子的最优水平,通过Box-Behnken设计,利用Design-Expert软件进行回归分析,优化确定各主要因子的最佳质量浓度。【结果】根癌土壤杆菌生产辅酶Q10的4个主要影响因子为蔗糖、玉米浆干粉(CSP)、酵母膏和对羟基苯甲酸(PHB);最陡爬坡试验、Box-Behnken设计及响应面分析表明,根癌土壤杆菌DK-24发酵生产辅酶Q10的发酵培养基中,蔗糖、CSP、酵母膏和PHB的最优质量浓度分别为46.56,22.30,13.46g/L和52.38mg/L。【结论】在优化培养基条件下,辅酶Q10产量可达24.97mg/L,较优化前提高了76.18%。     

益生枯草芽孢杆菌MA139增殖培养基的优化

为得到益生芽孢杆菌Bacillus subtilisMA139产芽孢的最佳的培养基,以摇瓶发酵的方法,用Plackett-Burman设计从11种原料中筛选出4种对芽孢产量有显著影响的因素,即玉米粉、大豆粉、蛋白胨和MnSO4.H2O,然后针对这4个主要因素,用最陡爬坡试验及中心组合设计优化产芽孢的最佳培养基。结果表明,当培养基的配方为:玉米粉3.17 g/L、大豆粉5.80 g/L、蛋白胨3.62 g/L、MnSO4.H2O 1.06 g/L、葡萄糖5 g/L、尿素3 g/L、MgSO4.7H2O 1.5 g/L和KH2PO43 g/L时,MA139发酵36 h细菌总数可以从8.32×108cfu/mL提高到3.10×109cfu/mL,芽孢率达到96%。试验表明通过统计优化培养条件可以有效提高B.subtilisMA139产芽孢的得率。     

响应面法对漆斑菌液体发酵产胆红素氧化酶条件的优化

对漆斑菌(Myrothecium sp.IMER1)菌株液体发酵产胆红素氧化酶的条件进行了优化。采用单因素试验筛选出最适碳源为葡萄糖,氮源为硝酸铵,p H为7,温度为28℃和最有效促进产酶的金属离子为Cu2+。在此基础上,利用Plackett-Burman设计对影响产酶因素的效应进行评价,筛选出具有显著影响的3个因素葡萄糖、p H和温度。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,得出p H、温度和葡萄糖分别为5.7、28℃、8 g/L时,优化后液体发酵液中胆红素氧化酶活力提高到0.627 U/m L,比未优化前的酶活力0.214 U/m L提高了近2倍,结果表明单因素与响应面结合法可优化菌株IMER1液体发酵产胆红素氧化酶的条件。