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。     

基于响应面法的土霉素高产菌株S189发酵培养基优化

[目的]提高龟裂链霉菌S189土霉素发酵效率,对其发酵培养基进行优化。[方法]通过PB试验,对培养基中影响发酵效率的各因素进行评价,筛选出显著因素,进一步通过最陡爬坡试验确定其较优浓度,最后利用中心组合试验设计方法结合响应面分析方法,确定3个因子的最佳浓度。[结果]PB试验结果表明,黄豆饼粉、玉米浆和碳酸钙对发酵效率有较大影响。响应面试验优化后这3个因素的最佳含量为:黄豆饼粉41.0 g/L,玉米浆16.4 g/L,碳酸钙12.8 g/L。采用优化后的培养基进行摇瓶发酵,发酵单位可达29.8 mg/L,比优化前提高了24.3%。[结论]响应面方法可用于土霉素发酵培养基的优化,该研究有利于提高土霉素发酵效率。     

里氏木霉固体发酵产孢条件的研究(英文)

[目的]研究里氏木霉的固体发酵产孢条件。[方法]以产生孢子的数量作为响应值,应用单因素试验、Plackett-Burmam试验、最陡爬坡试验、Box-Behnken试验和响应面分析法对里氏木霉固体发酵产生孢子的条件进行优化。[结果]通过单因素试验确定里氏木霉最适合碳源为稻草粉和麦麸,其含量比值为3∶2,最合适量为15g;最合适无机氮源为(NH4)2SO4,最合适量为2g;利用Plackett-Burmam确定了含水量、起始pH和培养温度是影响里氏木霉孢子产量的显著性因素;通过最陡爬坡试验逼近了最大孢子产量区域,并利用Box-Behnken设计及响应面分析法确定最大产胞量的最佳发酵条件为:稻草杆粉6g、麦麸9g、(NH4)2SO42g、含水量65%、培养温度29℃、发酵周期72h、起始pH5.5,此时孢子数量为2×1010个/g,是优化前产量的1.4倍。[结论]该试验利用低廉的稻草杆粉和麦麸为碳源优化了里氏木霉固体发酵产生孢子的生产条件,有助于降低里氏木霉的生产成本,提高里氏木霉的孢子产量,具有一定的社会和经济意义。     

响应面法优化仙人掌酵素的发酵工艺

[目的]利用酵母菌和乳杆菌发酵仙人掌制备仙人掌酵素。[方法]首先以糖的添加量、菌种比例、接种量、发酵温度、发酵时间为因素进行单因素试验,确定超氧化物歧化酶(SOD)活性较大时各因素相应的范围;然后分析试验条件,应用Box-Behnken中心组合设计,以糖的添加量、接种量和发酵温度为因素,以SOD活力的变化为响应值进行试验,运用SAS统计软件对试验数据进行分析,建立二次响应面回归模型,得出重要因素的最佳水平,从而确定最佳的发酵条件。[结果]经响应面法优化获得仙人掌酵素发酵工艺的参数如下:糖的添加量55.0%、接种量4.0%、发酵温度34.0℃,在优化条件下,SOD活力达到323.21 U/g。[结论]该研究可为仙人掌酵素的生产提供科学依据。     

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%。     

混菌固态发酵生物饲料的研究

[目的]探讨混菌固态发酵生物饲料的最佳工艺条件。[方法]以玉米粉、豆粕、酒糟为主要原料,通过混料设计确定主要原料的最佳配比,通过单因素和响应面法对混合菌种发酵温度、发酵时间、接种量、含水量、红糖添加量等因素进行研究。[结果]玉米粉的量66%、豆粕量11%、酒糟量23%、发酵温度35℃、发酵时间48 h、红糖添加量5%、含水量43%、接种量9%。[结论]在该条件下获得生物饲料中菌体数量最高。     

用Box-Behnken设计优化纳豆菌NT-6菌株固态发酵生产抗菌脂肽条件（英文）

[目的]抗菌脂肽在农业生产、医药和食品领域有广泛的应用前景,高效生产是其产业化应用的关键。采用Box-Behnken实验设计(BBD)对纳豆菌NT-6菌株固态发酵产抗菌脂肽的条件进行优化。[方法]通过Box-Behnken实验设计对麸皮与豆粕的比例、发酵温度、发酵时间、培养基含水量、接种量、无机盐等条件进行优化。[结果]得到最适固态发酵条件是:10 g固体基质(麸皮7 g、豆粕3 g)、加入适当的无机盐(0.67%的葡萄糖、0.64%的谷氨酸钠、0.15%的硫酸胺、0.10%的磷酸氢二钾)、123.78%含水量、10%接种量、36.75℃、发酵72.4 h,在此条件下,所得抗菌脂肽产量为61.76 mg/g。[结论]利用麸皮和豆粕等基质,采用Box-Behnken试验设计可以高效优化脂肽发酵条件,使脂肽的产量有较大幅度的提高。     

树莓果酒发酵工艺研究

[目的]探寻树莓果酒发酵工艺影响因素及工艺控制条件。[方法]以树莓为原料,通过单因素试验对初糖浓度和酵母接种量等6个因素对树莓果酒发酵的影响进行研究,通过L9(34)正交试验确定树莓果酒发酵工艺的最佳条件,并对主发酵后的果酒进行感官综合评定。[结果]单因素试验表明,SO2添加量为20 mg/L时,对酵母PF1398菌种发酵有良好促进作用;果汁在自然pH值下发酵口感和风味良好;适宜的发酵温度与发酵时间能有效控制树莓果酒酒精的产生。极差分析可知,影响树莓果酒主发酵的因素依次为:酵母接种量>初糖含量>发酵温度>发酵时间。[结论]树莓果酒发酵工艺的最佳条件为:初糖含量220 g/L,SO2添加量20 mg/L,酵母接种量3%,21℃下主发酵8 d后,可获得酒体深红色和香气浓郁的树莓果酒。     

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%。     

球孢白僵菌固态发酵及产孢条件的研究

[目的]优化球孢白僵菌固态发酵及产孢的最佳条件。[方法]采用正交试验优化固态发酵时的发酵基质含水量、培养基厚度和接种量,并研究了产孢时的光照条件、温度及空气相对湿度。[结果]温度是影响固体发酵生物量积累的重要因素,优化的发酵温度组合为延滞期24～26℃、对数生长期27～28℃和稳定期温度28～29℃,发酵120 h可达到最大生物量(279.32 mg菌体/g干重基物)。发酵基质含水量、培养基厚度、接种量3个因子对球孢白僵菌菌体生长的影响都达到极显著水平,各因子的主次关系大小为培养基厚度、发酵基质含水量、接种量,但各因子之间差异不显著。优化的发酵条件参数为:培养基厚度8 cm,接种量0.4 L/kg,发酵基质含水量55%～60%。对发酵基物的产孢条件研究表明,在连续光照、温度为25℃、相对湿度为63%时产孢量达最高(1.570×1010个孢子/g干发酵产物),比国内同类研究的产孢量提高了35.34%。[结论]为球孢白僵菌固态发酵的产业化提供了理论依据。     

茯苓菌液体发酵产胞内多糖条件的优化

以不同碳源、氮源、pH、温度、接种量、转速、时间为单一变量，通过单因素试验和Plackett–Burman试验从7个因素中筛选显著性因素，对筛选出的显著性因素进行最陡爬坡试验，采用Box–Behnken试验探究茯苓菌液体发酵产胞内多糖的最优条件。结果表明：接种量、pH、葡萄糖质量分数和酵母膏质量分数是茯苓菌液体发酵产胞内多糖的显著性因素；在接种量9%、pH 5.7、葡萄糖质量分数4%、酵母膏质量分数1%、时间7 d、温度28 ℃、转速170 r/min的条件下，茯苓胞内多糖的含量为(5.82±0.18) g/L，生物量为(14.63±0.21) g/L，分别为未优化前的1.6倍和2.0倍。与常规栽培相比，茯苓菌液体发酵产胞内多糖的时间大大缩短，减少了松材消耗，且茯苓菌液体发酵培养基成本低廉。     

黑曲霉突变株GL1固态发酵木薯渣的研究

以黑曲霉GL为出发菌株,经紫外诱变,筛选到纤维素降解效率高的菌株GL1。用Plackett-Burman试验及响应面试验方法研究该菌株固态发酵木薯渣的条件,结果表明,最佳发酵条件是:初始pH7.5、发酵温度35℃、培养基初始含水量4mL/g。在此发酵条件下,该菌株产还原糖量为435.7mg/g;纤维素降解率为45.21%。     

响应曲面法优化溶藻细菌发酵条件的研究

[目的]为探讨溶藻细菌对水华蓝藻的去除效应,为溶藻细菌规模化发酵提供理论基础和技术依据,对一株溶藻细菌R2的发酵条件进行了优化。[方法]采用响应曲面法对该试验室分离的一株溶藻细菌R2的发酵条件进行了优化。首先通过全因子试验分析了培养温度、初始pH、摇床转速、装液量、接种量对溶藻细菌生长的影响;用最陡爬坡实验逼近最大响应区域,利用中心组合设计及响应面分析确定主要影响因子的最佳水平。[结果]确定的溶藻细菌R2最优化发酵条件为：温度31.8℃、pH 7.21、摇床转速180 r/m in、装液量60%、接种量10%。在优化的发酵条件下,培养24 h溶藻细菌OD600增加值可达2.310。在优化条件下发酵的溶藻细菌进行溶藻效果检测,72 h后铜绿微囊藻叶绿素a去除率达78%。[结论]采用响应曲面法能够有效的优化溶藻细菌的发酵条件,在最优化发酵条件下溶藻细菌生长情况良好,其溶藻效应也可达到一定水平。     

绿色木霉固态发酵产纤维素酶条件研究

[目的]为了优化绿色木霉固态发酵产纤维素酶的条件。[方法]采用固态发酵方法对绿色木霉产纤维素酶的条件进行了研究,分别考察培养时间、培养温度、接种量、含水量和麸皮含量对纤维素酶活力的影响。[结果]不同因素对固态发酵条件下纤维素酶活的影响有明显的变化趋势。通过正交试验,得出绿色木霉固态产酶发酵的最优条件是培养温度30℃,培养时间5 d,接种量5%,含水量250%。[结论]该研究为绿色木霉对秸秆的转化应用提供了理论依据。     

用Box-Behnken设计优化纳豆菌NT-6菌株固态发酵生产抗菌脂肽条件

[目的]抗菌脂肽在农业生产、医药和食品领域有广泛的应用前景,高效生产是其产业化应用的关键.采用Box-Behnken实验设计(BBD)对纳豆菌NT-6菌株固态发酵产抗菌脂肽的条件进行优化.[方法]通过Box-Behnken实验设计对麸皮与豆粕的比例、发酵温度、发酵时间、培养基含水量、接种量、无机盐等条件进行优化.[结果]得到最适固态发酵条件是:10 g固体基质(麸皮7 g、豆粕3 g)、加入适当的无机盐(0.67％的葡萄糖、0.64％的谷氨酸钠、0.15％的硫酸胺、0.10％的磷酸氢二钾)、123.78％含水量、10％接种量、36.75℃、发酵72.4 h,在此条件下,所得抗菌脂肽产量为61.76 mg/g.[结论]利用麸皮和豆粕等基质,采用Box-Behnken试验设计可以高效优化脂肽发酵条件,使脂肽的产量有较大幅度的提高.     

基于响应面分析对坚强芽胞杆菌-CX10发酵黄芪多糖的条件筛选与优化

以黄芪为原料,采用二级因子最陡上升/下降法、单因素试验和响应面法,以新分离白蚁源坚强芽胞杆菌-CX10为发酵菌种,对黄芪发酵多糖(Fermented Astragalus Polysacharin,FAPS)质量分数进行研究。对11个重要的发酵培养基因素及其发酵条件进行筛选,如化学因素(葡萄糖、蛋白胨、酵母提取物、乳清粉、KH_2PO_4、NaCl和黄芪粉)、物理因素(温度、pH和时间)和生物因素(接种量),用二阶因子(Plackett-Burman Design,PB)筛选关键因素,以发酵黄芪多糖质量分数显著性影响为中心指标,通过单因素试验考察碳源、氮源、pH、接种量、时间和温度6因素对多糖质量分数的影响,用中心复合设计(BOX-Benken Design,BBD)优化4个重要的发酵参数,如发酵pH、发酵时间、发酵温度和接种量,以获得更高的黄芪多糖的质量分数。最佳发酵条件为:pH 7.35、发酵时间37.54 h、发酵温度37.45℃、接种量10.60%。试验验证在最佳发酵条件下黄芪多糖质量分数为(69.3±0.013)%,理论预测值为71.77%,结果与预测值基本相符,证明该优化条件有效。     

树莓果酒酿造工艺的研究

[目的]探究树莓果酒发酵的最佳工艺参数。[方法]以树莓全汁为原料,新鲜浆果中分离的树莓果酒最佳酿酒酵母为发酵菌种,探讨发酵温度、pH、初糖浓度及酵母接种量对树莓果酒品质的影响。[结果]试验表明,这4个因素对树莓果酒发酵均有不同程度的影响,大小次序为初糖浓度、酵母接种量、发酵温度、pH,当发酵温度26℃、酵母接种量8％、pH3．7、初糖浓度23％时得到的果酒品质最佳,其总酸9．23g／L,残糖3．48g／L,酒精度11．6％vol,具有鲜亮的宝石红色,澄清透亮,果香浓郁,酒体丰满,口味纯正。[结论]在该研究得出的工艺条件下可获得优质高档的树莓果酒,为树莓产业的发展奠定基础。     

绿色木霉降解木薯秆产糖及其工艺优化研究

[目的]对绿色木霉降解木薯秆产糖的工艺条件进行研究。[方法]先用绿色木霉初步降解经预处理的木薯秆,再用纤维素酶水解木薯秆,接着采用响应曲面（RSM）结合单因素试验法优化绿色木霉糖化木薯秆的摇瓶发酵条件。[结果]绿色木霉糖化木薯秆最佳工艺为：接种量11 ml孢子悬浮液,装液量100 ml,初始pH 4.6,发酵时间84 h,发酵温度30℃,摇床转速150 r/min,摇瓶瓶口包裹12层纱布。在此条件下,得到最佳产糖量3.06 mg/g木薯秆,比优化前提高了76%。[结论]虽然目前绿色木霉发酵产糖量与纤维素酶水解相比仍有一定差距,但微生物发酵糖化法成本更低廉,操作更简便,具有工业化生产的应用潜力。     

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％.     

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。