Optimization the a-amylase production by Aspergillus oryzae in fermentation medium using response surface methodology

为提高米曲霉产α-淀粉酶的发酵水平,运用响应面法优化米曲霉产α--淀粉酶发酵培养基.首先,利用Plaekett-Burman设计法从影响发酵水平的7个因素中高效地筛选出3个关键因素:豆粕粉、pH值和FeSO4·7H2O.在此基础上运用响应面法中的Box-Behnken设计,拟合得到多元二次方程,并通过对方程的方差分析和方程求解,获得米曲霉产α-淀粉酶的最优发酵培养基为:豆粕粉18.51g/L、pH值6.39、FeSO4·7H2O 0.0092 g/L、玉米粉60g/L、K2HPO4· 3H2O 2.5 g/L、NaNO3 4.5 g/L、MgSO4·7H2O 0.8 g/L.发酵水平预测值为839.5 U/mL,试验验证值为843 U/mL,较优化前提高20％左右,且试验值与模型计算值相差+0.4％.     

响应面法优化产琥珀酸发酵培养基

[目的]提高琥珀酸产量。[方法]在单因素试验确定显著因素的基础上,采用响应面法优化琥珀酸放线杆菌JNUBE0709的发酵培养基,利用Design-Expert软件对优化的结果进行二次回归分析。[结果]单因素试验确定碳源麦芽糖的浓度为50 g/L,氮源酵母膏的浓度为25 g/L,酸碱中和剂MgCO3的浓度为40 g/L。响应面法优化得麦芽糖、酵母膏、MgCO33个显著因素的最佳浓度分别为51.1、24.5、40.4g/L,此条件下琥珀酸的产量达33.45 g/L,比优化前提高了14.28 g/L,与模型预测值33.68 g/L基本吻合。麦芽糖与酵母膏的交互作用不显著(P>0.05),MgCO3与麦芽糖、酵母膏的交互作用均显著(P<0.05)。[结论]响应面法优化琥珀酸放线杆菌发酵培养基后的琥珀酸产量比优化前提高了74.49%。     

Plackett-Burman设计和响应面法优化单宁酶固态发酵培养基

通过优化单宁酶固态发酵培养基组成,以期最大程度提高产酶活力.首先采用Plackett-Burman设计对固态发酵培养基组分进行重要性筛选,并确定可显著影响单宁酶活力的3种组分:麸皮、水及单宁酸.通过最速上升试验接近最大响应区域后,再经中心组合设计响应面试验建立二次回归模型,发酵培养基最优组成确定为:麸皮9.23 g,水0.78 mL,单宁酸0.76 g,NH4NO31.20 g,MnCl2 0.024 g,NaCl 0.004 g,MgSO4·7H2O0.004 g,KH2PO40.004 g.在此条件下发酵单宁酶,酶活力达462.72 U/mL,与模型预测值467.57 U/mL非常接近.结果表明,利用Plackett-Burman设计和响应面法优化单宁酶固态发酵培养基非常有效.     

金银花内生菌EJH-1抗菌作用发酵培养基响应面法优化

首先采用P lackett-Burm an设计法,对影响金银花内生菌EJH 1抗菌作用发酵的9个相关因素进行了筛选。结果表明,对发酵液抗菌活性具有显著影响的因子是谷氨酸钠和KH2PO4。然后,采用响应曲面法(Response Surface M ethod-ology,RSM)(中心组合设计)对影响抗菌物质发酵的谷氨酸钠和KH2PO4最佳水平及其交互作用进行了研究与探讨。通过模型方程3 D图及其等高线图研究发现,谷氨酸钠和KH2PO4分别在5.12 g.L-1和2.13 g.L-1的条件下,可获得抑菌圈直径的最大预期值20.27 mm。验证试验证实了该方程的预测值与实际值之间吻合较好。优化后的培养基使抗菌活性抑菌圈直径从起始Landy培养基的18.21 mm提高到20.27 mm。     

响应面法优化枯草芽孢杆菌发酵产低温淀粉酶的工艺条件

枯草芽孢杆菌可以产低温淀粉酶,为了提高低温淀粉酶的酶活力,采用响应面法优化枯草芽孢杆菌发酵产低温淀粉酶的工艺条件.在单因素试验的基础上,确定对酶活力影响较大的三个因素,即:最适温度、最适pH值、金属离子.以酶活力为响应值,进行响应面法优化,并验证优化方案.试验结果表明,低温淀粉酶酶活的优化参数为:最适反应温度为30℃,最适pH值为6.0,对酶活力激活作用最强的金属离子为Ca2+,浓度为0.01 mol/L,在此条件下,低温淀粉酶活力为32.67 U/mL,与模型拟合度高.     

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.     

响应面法优化北虫草产多糖液体发酵培养基

采用响应面法(RSM)对北虫草(Codyceps militaris(L.)Link.)液体发酵培养基的3种主要成分蔗糖、蛋白胨和KH2PO4进行优化,采用多元二次回归方程拟合3种因素与多糖产量之间的函数关系.通过岭脊分析,获得培养基中3因素最佳浓度为:蔗糖3.23%,蛋白胨1.05%,KH2PO40.08%,培养液多糖含量为1.977 970×10-2g/ml.     

紫色红曲霉M-35菌株产淀粉酶发酵条件和培养基配方的优化

以实验室前期从红曲米中筛选的高产淀粉酶紫色红曲霉(Monascus purpureus)M-35菌株为研究对象,将单因素试验结果与响应面分析法相结合,对M-35菌株的发酵条件和培养基配方进行优化。摇瓶发酵单因素试验优化了培养温度、初始pH值、碳源种类和含量、氮源种类和含量、金属离子种类和含量等。采用Minitab 17软件的P-B试验设计法,筛选对淀粉酶活有显著影响的因素为:淀粉含量、蛋白胨含量和NaCl含量。根据P-B试验结果,运用响应面法分析,确定M-35菌株产淀粉酶优化的培养基配方为:淀粉含量7.5%,蛋白胨含量4.0%,NaCl含量0.5%;在此条件下,淀粉酶活最高为276.14 U/m L,较优化前提高约1.57倍。利用优化的培养基配方和条件进行5L发酵罐发酵试验,结果表明,M-35菌株发酵80~116 h,淀粉酶活可稳定在296 U/m L左右。     

利用响应面法对柳小皮伞液体发酵培养基的优化

首先采用Plackett-Burman设计对影响柳小皮伞(Marasmiussalicicola)AS5.166发酵胞外多糖培养基的组成成分进行了筛选,所选取的10个相关因素为:葡萄糖、蔗糖、酵母膏、蛋白胨、K2HPO4、KH2PO4、CaCl2、FeSO4、MgSO4、VB1。在此基础上,再采用响应曲面法(ResponseSurfaceMethodology,RSM)对影响柳小皮伞发酵胞外多糖培养基的关键影响因素蔗糖、酵母膏和FeSO4的最佳水平范围作了进一步的研究与探讨,通过对二次多项回归方程求解得知,在上述自变量分别为蔗糖23.28g/L、酵母膏12.21g/L和FeSO447.80mg/L时,胞外多糖产量的最大预测值为94.74mg/100ml。     

基于响应面分析方法的有机磷水解酶全细胞活性表达条件的优化

为了提高有机磷水解酶(OPH)全细胞活性,对其表达条件进行了优化。首先采用Plackett-Burman试验设计对8个影响因素进行筛选,结果表明,诱导时间、IPTG浓度和诱导温度3个因素对OPH全细胞活性影响较大。在此基础上采用Box-Behnken设计,利用Design Expert软件进行二次回归分析,得到该基因工程菌的最佳表达条件为诱导温度18.86℃,IPTG浓度0.09mmol/L,诱导时间8.74h。OPH全细胞活性的最大预测值为27.829U/mL,试验验证值为27.8U/mL。     

响应曲面法优化罗伊氏乳杆菌发酵培养基

[目的]优化罗伊氏乳杆菌发酵培养基,提高该菌发酵活菌数。[方法]采用Plackett-Burman以及响应曲面法对罗伊氏乳杆菌发酵培养基进行研究,确定罗伊氏乳杆菌发酵培养基中显著影响发酵活菌数的因素,并通过响应曲面法进行优化,以确定最优发酵培养基组分。[结果]试验表明,所得二次回归模型达到极显著水平,无失拟因素存在。优化后的罗伊氏乳杆菌发酵培养基组成为:葡萄糖3.09%、酵母粉4.19%、果蔬汁10.03%,在此条件下发酵液活菌数可以达到8.25×109CFU/m L。[结论]研究证实了响应曲面法可用于优化提高罗伊氏乳杆菌发酵活菌数,为其工业化生产奠定了基础。     

产红色素海洋细菌Loktanella sp．发酵培养基的优化

试验对海洋细菌Loktanella sp.发酵生产天然红色素的培养基进行了优化.在单次单因子试验确定了Loktanella sp.合成色素的最佳C,N源组成后,通过Placket-Burman实验设计对海水中对色素生成有重要影响的因子进行筛选,利用响应面分析法对重要影响因子进行分析,优化了海水配方,利于色素生成的海水配方为:NaCl=0,CaCl2=0.856 g/L,NaHCO3=0.614 g/L,H3BO3=0.055 g/L.色素产量较优化前提高1.06倍.     

响应面法优化酿酒酵母发酵产谷胱甘肽工艺

为了探索酿酒酵母发酵生产谷胱甘肽(Glutathione, GSH)的最佳工艺条件。在单因素试验基础上,通过Plackett-Burman试验结合响应面设计方法对液体发酵培养基进行优化。结果表明：酿酒酵母发酵生产GSH的最优培养基配方为葡萄糖71 g·L^-1、酵母膏4 g·L^-1、NH₄Cl 6 g·L^-1、KH₂PO₄ 2.0 g·L^-1、MgSO₄ 0.5 g·L^-1,pH 6.0,在此条件下,GSH理论产量达79.51 mg·L^-1。经3批次平行试验验证,GSH实际产量均值为80.5 mg·L^-1,与预测值相近,较优化前产量(65.03 mg·L^-1)提高了约19.2%。     

耐酸性α-淀粉酶产生菌的发酵条件优化

[目的]优化耐酸性α-淀粉酶产生菌的发酵条件。[方法]在筛选出的耐酸性α-淀粉酶产生菌的基础上,对其培养基C、N含量、接种龄、接种量、初始pH值、摇瓶转速及温度等发酵条件进行优化。[结果]耐酸性α-淀粉酶产生菌最佳发酵条件为接种龄14 h,接种量8%,初始pH值5.5,发酵温度35℃,转速150 r/min,接种菌液量25 ml,培养基中C、N的含量分别为1.0%。[结论]在优化条件下,酶活力达到31.4 U/ml,比未优化时提高了65.3%。     

响应面法优化产二氢大豆苷元菌株发酵培养基

【目的】 研究采用单因素试验设计和响应面分析法对产二氢大豆苷元菌株发酵培养基的主要营养成分进行优化。【方法】 以脑浸心肉汤培养基(BHI)为基础,通过单因素试验确定主要因素(碳源、氮源、生长因子和无机盐)及其适宜的浓度范围,利用Box-Behnken中心组合试验设计,采用响应面法进行回归分析,确定培养基中的最佳组成成分。【结果】 通过单因素试验确定了葡萄糖、蛋白胨、VB₁和KH₂PO₄能够提高二氢大豆苷元的产量,响应面分析法进一步确定在以BHI为基础的条件下,葡萄糖的补充量为10.22 g/L、蛋白胨为6.00 g/L、VB₁为0.49 g/L、KH₂PO₄为0.82 g/L。验证试验显示在培养基优化后的条件下,DHD的产生量为0.27 μg/mL,与预测值0.28 μg/mL接近。【结论】 利用单因素试验和响应面法,分析明确了产二氢大豆苷元菌株发酵培养基最佳成分为38 g/L的BHI、10.22 g/L的葡萄糖、6.00 g/L的蛋白胨、0.49 g/L的VB₁、0.82 g/L的KH₂PO₄。     

响应面法优化产内切葡聚糖酶重组大肠杆菌发酵培养基

【目的】对产内切葡聚糖酶重组大肠杆菌的发酵培养基进行优化。【方法】采用单因素实验和响应面BoxBehnken实验设计相结合,对培养基的碳源及浓度、氮源及浓度和无机盐离子及浓度进行优化。【结果】结果表明,最佳的碳源、氮源和无机盐离子及添加量分别为乳糖0.63%,酵母粉1.06%,氯化镁0.11%,发酵产酶酶活最大值达到191.23 U/m L,比优化前52.43 U/m L提高了3.65倍。【结论】利用响应面法Box-Behnken实验设计对产内切葡聚糖酶的重组大肠杆菌K369R进行培养基发酵条件优化,为内切葡聚糖酶在工业中的大规模生产提供理论依据。     

基于响应面法优化红曲霉菌丝体中红色素的提取工艺

以突变株红曲霉（Monascus rubber YT1）发酵后菌丝体为原料,优化其红曲色素的提取工艺,采用单因素试验对影响红曲色素提取的三个主要影响因素进行了考察（乙醇体积分数、提取时间、提取温度）。以红曲色素的色价为指标,对三因素进行Box-Behnken响应面优化,得到二次多项式回归方程预测模型,对方程进行最优值求解。结果表明菌丝体中红曲色素的最佳提取工艺条件为：乙醇体积分数90%,浸提时间100 min,浸提温度62℃,最优色价值达到799.2（U/g）,与预测值误差为0.467%。     

基因工程大肠杆菌发酵生产α-环糊精葡萄糖基转移酶的培养基优化

对基因工程大肠杆菌发酵生产α-环糊精葡萄糖基转移酶的培养基进行了优化,首先通过单因素试验,挑选出对菌株产酶有较大影响的因子及浓度范围,再通过两水平析因试验和最陡爬坡试验确定显著影响因子和浓度拐点,最后采用响应面分析法确定得到培养基成分的最佳配比为:甘油10.74g·L-1,酵母提取物51.85g·L-1,酵母蛋白胨10g·L-1,磷酸氢二钾22.82g·L-1,磷酸二氢钾2.85g·L-1。与原始培养基生产水平相比,采用优化培养基后,酶活提高了48.4%。     

短乳杆菌产葡萄糖异构酶培养基的响应面法优化

【目的】优化产葡萄糖异构酶短乳杆菌(Lactobacillus brevis)培养基,提高短乳杆菌产葡萄糖异构酶的能力。【方法】采用基于非完全平衡块原理的Plackett-Burman法和响应面法(Response Surface Methodology,RSM),对短乳杆菌发酵产葡萄糖异构酶的培养基进行优化。【结果】①短乳杆菌产葡萄糖异构酶的3个主要影响因子为:木糖、玉米浆干粉和MgSO4.7H2O。②通过最陡爬坡试验、旋转中心组合设计及响应面分析确定的短乳杆菌最适发酵培养基组成为:木糖13.43 g/L、玉米浆干粉23.14 g/L、MgSO4.7H2O 2.54 g/L、MnSO4.4H2O 0.25g/L、酵母膏5 g/L、醋酸钠5 g/L、柠檬酸三铵2 g/L、K2HPO42 g/L、Tween-80 1 mL/Lp、H 6.2~6.4。【结论】获得了能够提高短乳杆菌产葡萄糖异构酶能力的培养基,在优化培养基的条件下,葡萄糖异构酶总活力达到80.5 U,较优化前的60.5 U提高了33.06%。     

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。