响应面法优化双孢蘑菇菌株W38液体菌种培养的研究

利用Design-Expert软件,在前期单因素试验的基础上,采用Plackett-Burman设计和中心组合设计对双孢蘑菇新菌株W38液体菌种培养基及培养条件进行优化。根据响应面分析法建立模型并确定其最佳的培养基和培养条件为:小米粉49.90g·L~(-1),黄豆粉13.60g·L~(-1),KH_2PO_4 2.00g·L~(-1),MgSO_4·7H_2O 1.067 5g·L~(-1),初始pH 6.5,发酵时间7d,发酵温度24℃,摇瓶转速180r·min~(-1)。在此条件下,双孢蘑菇菌株W38液体菌种的菌丝体每100mL生物量可达2.35g,与初始培养条件下的菌丝体生物量相比提高了3.05倍,平均菌丝生长速度加快了14.7%。     

海洋细菌GM-1-1产芽孢发酵培养基和摇瓶发酵条件优化

[目的]优化海洋解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)GM-1-1的产芽孢发酵培养基和摇瓶发酵条件,为该菌株的开发和应用提供理论依据.[方法]以GM-1-1菌株发酵液中的细菌总数和芽孢产率为检测指标,采用单因素和正交试验对该菌株产芽孢发酵培养基和摇瓶发酵条件进行优化;GM-1-1菌株发酵完成后喷雾干燥制成菌粉,加入不同助剂制成有效含量为1010 CFU/g的可湿性粉剂用于水稻纹枯病田间防治试验.[结果]GM-1-1菌株产芽孢最佳发酵培养基配方为麦麸0.75%、花生饼粉2.5%、CaCO30.05%;最佳发酵条件为pH 7,温度30℃,250 mL三角瓶装液量60 mL,接种量8%,转速200 r/min,培养时间54 h.优化后GM-1-1菌株发酵培养基的细菌总数和芽孢产率分别达7.40×109个/mL和89.42%.田间防治试验结果表明,GM-1-1可湿性粉剂对水稻纹枯病的防治效果最高可达82.06%.[结论]优化后的培养基和发酵条件可有效提高GM-1-1菌株的细菌总数和芽孢产率,且培养基成本低、来源广泛.GM-1-1可湿性粉剂对水稻纹枯病有较好的防治效果,可用于生产菌剂并推广应用.     

地毯草黄单胞菌发酵生产黄原胶工艺条件优化

为了获得更高品质的黄原胶,优化黄原胶高产菌株地毯草黄单胞菌FJAT-10151的发酵工艺,通过单因素及正交设计对培养基(碳源、氮源和无机盐离子)和发酵条件(发酵时间、pH、装液量和接种量)进行优化,试验获得最佳发酵培养基为葡萄糖30g·L~(-1)、豆饼粉30g·L~(-1)、KH2PO42g·L~(-1)、pH值9.0。在装液量50mL/250mL、接种量8%培养条件下发酵72h,黄原胶产量达到21.0g·L~(-1),是初始培养条件产量8.65g·L~(-1)的2.43倍。优化发酵工艺后,黄原胶品质提高,丙酮酸含量从8.9%升高到16.3%,而蛋白质含量从15.27%降低到4.8%。     

基于PB设计和BBD响应面法优化高山被孢霉 产花生四烯酸发酵培养基

使用响应面法对高山被孢霉生产花生四烯酸(ARA)的发酵培养基成分进行优化。以摇瓶发酵7 d的ARA产量为指标,在前期试验的基础上,利用Plackett-Burman法设计试验考察酵母粉、葡萄糖、玉米浆干粉、磷酸二氢钾、硫酸镁和氯化钙6个因素的影响;分析筛选出葡萄糖、酵母粉和玉米浆干粉3个主要因素,再以最陡爬坡路径试验逼近最大响应区域,最后用Box-Behnken中心组合设计三因素三水平试验,利用Design Expert 10软件进行二次回归分析计算得到ARA产量最高的培养基,其成分为酵母粉12.6 g·L~(-1),葡萄糖75.6 g·L~(-1),玉米浆干粉7.1g·L~(-1),磷酸二氢钾1 g·L~(-1),硫酸镁0.5 g·L~(-1),氯化钙0.5 g·L~(-1),pH 6.5。在该条件下,ARA产量达到了5.12 g·L~(-1),与预测值的5.17g·L~(-1)接近,相比优化前的初始培养基,ARA产量提高了27.3%。该结果为提高ARA生产水平提供了研究基础。     

内生枯草芽孢杆菌CN181发酵条件优化

为了提高枯草芽孢杆菌CN181菌株在发酵液中的数量,本试验通过采用单因子试验和正交试验对枯草芽孢杆菌CN181的发酵培养基和发酵条件进行优化和筛选。通过单因子试验得出,玉米粉为最适碳源,豆粕为最适氮源,K~+和Na~+为最适金属离子;正交试验法得到了发酵液中各组分的最佳含量,分别是:玉米粉15.0 g·L~(-1)、豆粕10.0 g·L~(-1)、K_2HPO_4 2.0 g·L~(-1)和NaCl 2.0 g·L~(-1);在确定了发酵培养基的含量后,对CN181菌株的最适培养条件进行了优化,其最佳条件为:发酵培养基的初始pH值8.0、250 m L摇瓶装液量30 m L、接种量2%(体积分数)、培养温度30℃、转速180 r·min-1、培养时间24 h。     

枯草芽孢杆菌NTGB-178高产芽孢发酵工艺优化

[目的]优化枯草芽孢杆菌NTGB-178发酵工艺,为提高发酵液中的生物量与芽孢产量,降低该菌产品制剂生产成本提供技术支撑。[方法]采用响应面法(RSM)对NTGB-178发酵工艺进行优化。在单因素试验基础上,利用Plackett-Burman设计试验,筛选出影响NTGB-178芽孢产量的主要影响因子。利用最陡爬坡试验,确定逼近存在最大响应值的中心点。最后利用Design-Expert软件设计Box-Behnken试验,对其结果进行多元二次回归拟合,建立响应面方程,绘制响应面图,并对影响发酵产孢的主要因素及其交互作用进行响应面分析和评价,确定最优的液体发酵培养条件。[结果]麸皮、NaCl、初始pH为影响NTGB-178芽孢产量的主要因素,方程预测最优水平为:麸皮10.35 g·L~(-1),NaCl 4.41 g·L~(-1),初始pH6.07,其他条件分别为:玉米粉12.5 g·L~(-1),豆粕25.0 g·L~(-1),CaCO_31.0 g·L~(-1),MgSO_4·7H_2O 2.0 g·L~(-1),接种量4%,装液量65 m L/250 m L,培养温度36℃,摇床转速220 r·min~(-1),培养时间36 h。经验证,优化后发酵液中生物量为6.55×109CFU·m L~(-1),芽孢产量为6.16×10~9CFU·m L~(-1),芽孢产量较优化前提高了8.48倍。最后在中试培养条件下,发酵36 h后芽孢产量最高为7.33×109CFU·m L~(-1),验证了摇瓶优化条件的稳定性。[结论]采用单因素试验与响应面法相结合的方法优化发酵工艺,可显著提高NTGB-178的生物量与芽孢产量,此发酵工艺为芽孢杆菌NTGB-178工业化扩大生产奠定了基础。     

发酵性丝孢酵母产生油脂条件的优化研究

通过摇瓶培养优化试验,对发酵性丝孢酵母菌体生长与产油脂相关影响因素进行了单因子试验,确定了发酵性丝孢酵母最佳生长及产脂条件:葡萄糖质量分数12%,碳氯比75,乙醇体积分数0.2%,接种量10%,发酵时间4 d,温度27℃,产脂培养基初始pH值5.8,震荡培养150 r·min~(-1),300 mL三角瓶装液量25 mL,优化后可得生物量31.26 g·L~(-1)发酵液,油脂含量60.20%,产油率迭15.81%.     

番茄青枯病植物疫苗菌株FJAT-1458的培养条件优化及发酵过程状态参数研究

对番茄青枯病植物疫苗菌株FJAT-1458进行培养条件优化和发酵过程状态参数研究。采用摇瓶培养和单因素试验研究菌株FJAT-1458的培养条件,确定最适培养基为SPA(蛋白胨5g·L~(-1),蔗糖20g·L~(-1),KH2PO40.5g·L~(-1),MgSO40.25g·L~(-1)),最适培养温度为30℃,250 mL三角瓶最适装液量为35 mL。用50L发酵罐发酵FJAT-1458,发酵过程中菌体数量呈现先升后降的变化趋势,FJAT-1458的生长可分为4个时期:0~6h为发酵适应期、6~36h为对数生长期、36~60h为稳定生长期,72h后为消亡期。发酵过程中,菌体的致病性指标-弱化指数变化小,介于0.832~0.855,方差分析表明其差异不显著,P0.05;发酵液pH值从7.23上升至8.78;菌体细胞为短杆状,大小为(1.0~1.5)μm×(0.5~0.8)μm,随着发酵进程,细胞颜色变深,发酵后期细胞开始变形、裂解。     

Paraconiothyrium variabile GHJ-4产漆酶发酵培养基优化及酶学性质研究

为了提高木质素降解子囊菌Paraconiothyrium variabile GHJ-4产漆酶的能力,采用响应面分析法优化其产酶培养基。最优的发酵培养基组成为:麸皮30 g·L~(-1),可溶性淀粉58.08 g·L~(-1),牛肉浸膏3.39 g·L~(-1),NaNO_3 1 g·L~(-1),KH_2PO_4 3 g·L~(-1),CuSO_4 0.554 g·L~(-1)。采用该优化培养基,GHJ-4菌株的漆酶酶活达到410.04 U·m L~(-1),比优化前提高9.5倍。以愈创木酚为底物,该菌株纯化漆酶的最适反应温度为50°C,最适反应pH为5.0,米氏常数Km为62.07μmol·L~(-1),最大反应速度Vmax为68.97 mmol·(L·min)-1;该漆酶在55°C以下、pH3.5~6.5的范围内较为稳定,Cu~(2+)、Mg~(2+)、Zn~(2+)对漆酶酶活有明显促进作用,而Hg~(2+)、Fe3+、Ag+对漆酶酶活有显著抑制作用。结果表明,Paraconiothyrium variabile GHJ-4是一株高效的漆酶产生菌株,具有潜在的工业化应用前景。     

手性拆分2-溴丙酸甲酯的菌株筛选及优化

2-溴丙酸甲酯是一种重要的农药中间体,其光学纯构型可用于多种手性农药的合成。该研究从自然界筛选出可以选择性水解拆分2-溴丙酸甲酯的菌株,并对此菌株进行菌种鉴定和发酵培养基优化,最终通过全细胞催化获得R-2-溴丙酸甲酯。经鉴定,该S-型水解酶菌株为枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis),对映体过量值达85%以上。经单因素和正交试验分析,确定该菌株最佳培养基成分为麦芽糖20 g·L~(-1),蛋白胨30 g·L~(-1),MgSO_4·7H_2O 0.5 g·L~(-1),NaCl 1 g·L~(-1),玉米油10 mL·L~(-1)。最终脂肪酶活性为优化前的1.64倍,该方法可为多种手性农药单一对映异构体的合成提供初始光学纯原料,从而降低生产成本,并利于农药减量使用。     

生防枯草芽孢杆菌210发酵工艺优化

采用响应面法,优化抗真菌的枯草芽孢杆菌210的发酵工艺,提高芽孢产量。结果显示,影响芽孢产量最主要的3个因素为玉米粉、蛋白胨和KH_2PO_4用量,最佳发酵培养基配方为:玉米粉10.75 g·L~(-1)、黄豆粉9.00 g·L~(-1)、蛋白胨6.97 g·L~(-1)、KH2PO40.66 g·L~(-1)、Na Cl 4.00 g·L~(-1)、MgSO_4·7H2_O 0.60 g·L~(-1)、Ca Cl_23.00 g·L~(-1)、MnSO_4·H_2O 0.60 g·L~(-1)。基于优化配方通过单因素优化试验,确定最佳发酵条件为:培养温度31℃、装液量30 m L·250 mL~(-1)、接种量4%。枯草芽孢杆菌210在上述优化后的条件下培养,芽孢产量达到1.64×10~(10)cfu·mL~(-1),较优化前提高6.5倍。     

基于响应曲面法优化贵州木霉NJAU4742产胞外木聚糖酶的研究

[目的]本研究旨在通过响应曲面法优化生物肥功能菌贵州木霉NJAU4742液体发酵过程中产胞外木聚糖酶的参数,为生产木霉固体菌种及其生物有机肥提供理论依据。[方法]采用单因子试验,获得不同单因子对菌株产胞外木聚糖的影响;利用Minitab 15.0软件设计Plackett-Burman试验并对试验结果进行分析,选出核心因子;再利用响应曲面法(response surface methodology)设计Box-Behnken试验完成核心因子的优化,并结合Design Expert 10.0软件分析试验数据,最终得出菌株产木聚糖酶的最佳条件;在最佳条件下,利用凝胶电泳分析胞外蛋白条带差异并测定蛋白含量。[结果]单因子试验结果表明:尿素与氯化钙含量、培养基初始pH值、温度、培养时间对菌株产木聚糖酶影响比较大,尿素和氯化钙最佳含量分别为0.25 g·L~(-1)、0.40 g·L~(-1),最佳初始pH值3.0、培养温度28℃、培养时间7 d。响应曲面优化试验确定尿素添加量、氯化钙添加量、初始pH值和磷酸二氢钾添加量为影响菌株产胞外木聚糖酶的核心因子,并确定液体发酵主要参数:尿素0.29 g·L~(-1)、氯化钙0.35 g·L~(-1)、磷酸二氢钾2.12 g·L~(-1)、初始pH值3.16、培养温度28℃、培养时间7 d、孢子接种量1.0×10~5CFU·mL~(-1)。凝胶电泳结果表明,发酵条件优化后部分区域蛋白含量明显增加。[结论]发酵过程参数优化后贵州木霉NJAU4742产胞外木聚糖酶活性达到19.86 U·mL~(-1),比没有优化前提高1.25倍,菌株胞外蛋白含量比原始培养条件培养提高1.50倍。     

香蕉枯萎病拮抗菌GKT04产生的脂肽类抗生素的分离和鉴定

[目的]对香蕉枯萎病拮抗菌GKT04发酵上清液中的脂肽类抗生素进行分离,分析其抑菌活性相关成分,为揭示菌株GKT04的抑菌机理及应用该菌株防控香蕉枯萎病提供理论依据.[方法]以解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amy-loliquefaciens)GKT04、香蕉枯萎病菌4号生理小种(Fusarium oxysporum f.sp.cubense race 4,FOC4)和桂蕉1号为试验材料,利用特异性引物对菌株GKT04中ituA、ituB、ituC、ituD、fenA、fenB、sfp、srfA、bmyA、bmyB和bmyC脂肽类抗生素合成相关基因进行检测;利用盐酸沉淀、甲醇抽提等步骤得到菌株GKT04发酵上清液中的脂肽类抗生素,利用高效液相色谱(HPLC)对脂肽类抗生素进行分离,对收集的洗脱峰组分进行体外抑制致病菌FOC4效果试验,对抑菌活性较强的组分进行基质协助激光解吸附离子化—飞行时间质谱(MALDI-TOF-MS)分析.[结果]菌株GKT04脂肽类抗生素粗提物对香蕉枯萎病致病菌FOC4的抑菌圈直径为24 mm,盆栽防控效果与对照相比病情指数降低了78.31%;PCR扩增显示菌株GKT04含有ituA、ituC、ituD、fenA、fenB、srfA、bmyA和bmyB基因,而ituB、sfp和bmyC未扩增出;菌株GKT04脂肽类抗生素粗提物经HPLC分离后共收集到4个组分P1、P2、P3和P4,其中组分P1和组分P3对致病菌FOC4的抑菌效果较好,抑菌圈直径分别为18和15 mm;经MALDI-TOF-MS质谱分析,组分P1和组分P3分别为脂肽类抗生素fengycins和bacillomycin D.[结论]解淀粉芽孢杆菌GKT04产生fengycins和bacillomycin D两类脂肽类抗生素.     

粘红酵母RG-31产虾青素发酵条件优化

以粘红酵母RG-31为研究对象,通过单因素试验和正交试验对其合成虾青素的培养基和发酵条件进行初步的研究。试验结果表明:粘红酵母RG-31最适培养基为葡萄糖10 g·L~(-1)、牛肉膏3 g·L~(-1)、酵母粉5 g·L~(-1)、K_2HPO_4 1.5 g·L~(-1)、MgSO_4 0.5 g·L~(-1)、CaCl_2 0.2 g·L~(-1);最适培养条件为pH 6,培养温度28℃,转速240 r·min~(-1),培养时间60 h后,虾青素含量为7.41μg·mL~(-1),是优化前(2.84μg·mL~(-1))的2.61倍,生物量为20.5 g·L~(-1),是优化前(10.8 g·L~(-1))的1.90倍。     

利用枯草芽孢杆菌发酵生产γ-聚谷氨酸

利用实验室筛选得到的一株枯草芽孢杆菌发酵生产γ-聚谷氨酸(γ-PGA),主要对其发酵工艺参数进行了优化。先通过单因素优化及PB试验筛选重要因子,然后利用Box-Behnken优化发酵工艺最佳组合,获得了最佳培养基组成和最佳培养条件,且在摇床水平上使γ-PGA产量由最初的6.03 g·L~(-1)提高到10.98 g·L~(-1)。接着通过对补料工艺的探索,确定了最佳补料时间和补料配方,最后在5 L发酵罐上进行了放大生产,最终γ-PGA的最高产量可达到31.18 g·L~(-1)。     

高生物量富硒酵母的选育及发酵条件的优化

对1株耐硒酵母进行紫外线诱变,以获得1株生物量和富硒能力高的菌株。该菌株细胞内有机硒含量是出发菌株的1.45倍,经多次传代,证明其稳定性良好。对富硒酵母发酵条件进行优化,得到摇瓶培养时其最适发酵条件：每500mL摇瓶装液量50mL,温度30℃,接种量8%,发酵培养基最适初始Se4＋浓度为25μg·mL-1,初始pH4.0。经测定,成品硒酵母生物量达到2.5g·100mL^-1,酵母细胞内有机硒含量可超过1000μg·g^-1。     

绿针假单胞菌YL-1高产荧光性嗜铁素的摇瓶发酵工艺优化

绿针假单胞菌(Pseudomonas chlororaphis)YL-1是一种对多种病原菌均有良好防治效果的生防菌株,前期研究结果表明,在室内缺铁培养基和自然环境中,绿针假单胞菌的主要抑菌物质是其分泌的荧光性嗜铁素(Pyoverdine,简称PVD).为提高其嗜铁素的产量,采用摇瓶培养发酵,通过Plackett-Burman试验设计、中心组合(CCD)试验设计和响应曲面法,优化YL-1菌株高产嗜铁素的发酵培养基成分和发酵条件,最终获得YL-1菌株高产嗜铁素的最佳培养基成分为1.52 g/L丁二酸、2.00 g/L丁二酸钠、0.88 g/L MgSO4·7H2O、0.50 g/L(NH4)2SO4、0.50 g/L蔗糖、3.49 g/L KH2PO4,5.44 g/L K2HPO4,最佳培养条件:温度为26℃,pH值为7.0,发酵时间为36 h,接种量为2％,转速为180 r/min,装液量为250 mL三角瓶装50 mL液体.摇瓶试验结果表明,优化培养基成分及培养条件后,菌株YL-1嗜铁素的产量提高43.18％,D405 nm/D600 nm值为2.36,优化效果明显.     

白刺链霉菌(Streptomyces albospinus)CT205菌株发酵条件优化及其次生代谢产物性质研究

[目的]为了获得白刺链霉菌(Streptomyces albospinus)CT205菌株摇瓶发酵最佳配方和适宜的发酵条件,并初步研究其次生代谢产物的性质。[方法]通过碳、氮源单因子试验、正交试验和主要发酵条件优化试验,以菌浓度和抑菌圈大小为指标确定其最佳发酵培养基配方和发酵条件。通过GF254薄板层析、生物测定、紫外检测、稳定性试验,研究菌株CT205发酵产生的次生代谢产物性质。[结果]菌株CT205发酵最佳培养基配方:蔗糖20.0g·L-1,可溶性淀粉30.0g·L-1,蛋白胨2.0g·L-1,黄豆粉8.0g·L-1,MgSO4·7H2O0.5g·L-1,K2HPO4·7H2O0.5g·L-1,NaCl2.0g·L-1,CaCO33.0g·L-1;最佳发酵温度为28~30℃,初始pH8.0;CT205发酵产生的抗菌活性成分的Rf值为0.68,其在λ=258nm处有1个强紫外吸收峰。在不同温度(60、80和100℃)、紫外光照射不同时间(5、10和30min)处理下,活性成分的抗菌活性与对照相比变化不大,在用酸碱处理后,其抗菌活性比对照略有下降。[结论]获得了菌株CT205优化的发酵培养基配方及适宜的发酵条件,其次生代谢产物对热和紫外光均表现出较强的稳定性,但偏酸、偏碱的环境对其活性有一定的影响。     

解淀粉芽孢杆菌G9R-3脂肽类化合物抑制香蕉枯萎病菌机理及防效评价

[目的]G9R-3是从抗病香蕉品种"桂蕉9号"健康植株根部中分离得到的一株具有较强抑制香蕉枯萎病菌(Fusarium oxysporum f.sp.cubense race 4,Foc4)活性的内生解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)。开展其脂肽类化合物抑制香蕉枯萎病菌活性机理及防效评价研究,为利用该菌株大田防控香蕉枯萎病提供参考。[方法]结合基质辅助激光解吸电离-飞行时间质谱(MALDI-TOF-MS)和液相色谱-质谱联用(LC-MS)分析脂肽类化合物类型,采用Landy培养基发酵并使用大孔树脂抽提法提取菌株脂肽类物质,结合室内平板、台盼蓝染色、盆栽灌根接种进行活性检测与防效评价。[结果]该菌株产生的脂肽类化合物种类包括表面活性素Surfactin、泛革素Fengycin和伊枯草菌素iturins 3个种类。活性检测表明,当粗提物浓度为300μg/mL时对香蕉枯萎病菌Foc4菌丝生长抑制率达58.91%,孢子萌发抑制率达69.80%。室内盆栽防效评价试验表明,浓度为1 mg·mL~(-1) G9R-3脂肽类粗提物香蕉枯萎病防效可达76.53%。[结论]G9R-3产生的脂肽类化合物具有防控香蕉枯萎病的潜力,其生防基质为破坏Foc4细胞膜并引起菌丝肿大和畸形,并抑制其孢子萌发。     

副干酪乳杆菌发酵提高羊骨酶解液体外抗氧化活性的研究

[目的]通过乳酸菌发酵提高羊骨粉酶解液的体外抗氧化活性。[方法]用副干酪乳杆菌对羊骨粉的碱性蛋白酶酶解液进行发酵,对酶解液和发酵液的各项水解指标和体外抗氧化活性进行比较。[结果]酶解液经过发酵,水解度由31.25%提高到50.79%,提高了62.5%;Ca2+含量由1.25g·L~(-1)提高到2.75g·L~(-1),提高了120.00%;短肽含量由11.24g·L~(-1)提高到19.83g·L~(-1),提高了76.42%;羟脯氨酸含量由2.13g·L~(-1)提高到3.25g·L~(-1),提高了52.58%。经测定DPPH清除率由39.63%提高到43.75%;对羟自由基和超氧阴离子的清除率分别由44.12%、52.09%提高到82.49%和71.82%。[结论]对酶解液发酵可进一步提高骨胶原蛋白的水解度,增加短肽含量,并且能促进游离Ca~(2+)的释放,体外抗氧化活性也相应增强,研究结果为畜骨的高值利用和新型保健品的开发提供了实验支持。