糙皮侧耳产洛伐他汀发酵培养基的优化

为提高糙皮侧耳(Pleurotus ostreatus)液体发酵产洛伐他汀的产量,以高产洛伐他汀的糙皮侧耳菌株P380为研究对象,在单因素试验的基础上采用正交试验优化发酵培养基组成。优化后的培养基为:乳糖24.0 g·L^-1,玉米粉2.5 g·L^-1,氯化铵2.5 g·L^-1,磷酸二氢钾5.0 g·L^-1,硫酸镁2.5 g·L^-1,初始pH值6.0。通过优化培养基,可显著提高糙皮侧耳发酵培养基中洛伐他汀产量,与原始发酵培养基相比,洛伐他汀产量提高3.15倍,生物量提高1.78倍。本研究结果为糙皮侧耳发酵菌质的合理开发利用奠定了基础。     

甘薯渣制备低聚糖发酵条件的优化

为了研发利用薯渣制备低聚糖工艺,以甘薯渣为原料,对Streptomyces.sp菌株发酵制备低聚糖的条件进行了优化。采用单因素试验,研究接种量、起始pH、发酵时间、料液比、发酵温度对低聚糖产量的影响,结果表明影响产量的关键因素为起始pH、发酵时间、发酵温度。以低聚糖产量为响应值,根据BoxBehnken中心组合设计原理采用三因素三水平的响应面分析法进行最佳条件的优化,结果表明:当起始pH值4.88,发酵时间104.97 h,发酵温度29.44℃,低聚糖的产量最高,为6.288μg·mL-1,在此条件下实际低聚糖的产量为(6.269±0.1)μg·mL-1。采用发酵法制备低聚糖方法切实可行,为进一步研究甘薯渣资源利用奠定了理论基础。     

基于BP神经网络的玉米种植密度和施肥量优化

为解决利用回归模型进行作物种植密度和施肥量优化时存在的拟合精度差和准确性低等问题,该文提出一种基于BP神经网络的优化方法。以玉米作物为研究对象,选取种植密度、施氮量、施磷量、施钾量为试验因素,玉米产量为影响指标,设计4因素5水平正交旋转试验方案进行田间试验,获取不同种植密度和施肥量水平下的玉米产量。利用BP神经网络模型对试验数据进行函数拟合,拟合后运用该文提出的优化方法获得试验条件下红星农场德美亚1号玉米最佳种植密度9.32×10~4株/hm~2、施N量139.5 kg/hm~2、施P_2O_5量85.4 kg/hm~2、施K_2O量70.8 kg/hm~2,该参数组合下玉米的最优产量为16 308.53 kg/hm~2,高于二次回归模型优化得到的最高产量16 009.00 kg/hm~2。以BP神经网络优化结果在试验区进行验证试验,获得试验方案下玉米产量为15 948.3 kg/hm~2,试验与优化结果相对误差仅为-2.21%,表明该优化方法拟合函数精度高,优化结果准确,为解决农业生产领域中类似优化问题提供了一种可靠方法。     

响应面法优化重组枯草芽孢杆菌产脂肪氧合酶条件

采用Plackett-Burman设计法,对影响重组枯草芽孢杆菌发酵产脂肪氧合酶的7个相关因子进行筛选,并建立枯草芽孢杆菌产脂肪氧合酶的最佳工艺。结果表明对重组菌发酵产酶具有显著影响的因子是乳糖、发酵时间和发酵温度。依据Plackett-Burman设计法的筛选结果,进一步采用响应面中心组合设计(Central Composite Design)对显著影响因子的最佳水平和交互作用进行研究,通过模型方程的3-D图和等高线图发现,当乳糖浓度为16.9g/L、发酵时间为88.49 h、发酵温度为29.71℃和装液量为61.31ml时,出现酶活最大预测值164.90 U/ml,验证试验证实了在上述条件下得出的酶活为167.32U/ml,与预测值高度吻合。优化后的培养基和培养条件使得重组脂肪氧合酶产量较优化前提高了2.37倍。     

安祖花愈伤组织诱导及其分化的正交试验设计

用正交设计法研究了不同激素处理及不同外植体对安祖花愈伤组织诱导及分化的影响。结果表明,在本试验设计中,外植体是诱导安祖花愈伤组织的主要因素;以茎段为外植体诱导愈伤组织的最佳培养基为MS+1.0mg/L NAA+2.0mg/L 6-BA;愈伤组织不定芽诱导的主要因素是6-BA;不定芽诱导分化的最佳培养基为1/2MS+0.5mg/L 2,4-D+1.0mg/L 6-BA。     

酒糟浸出液发酵产细菌纤维素工艺优化

为了使酿酒废弃物酒糟得以重复利用,降低环境污染,该研究将酒糟作为发酵原料,对木醋杆菌(Acetobacter xy Linum M12)发酵产细菌纤维素进行工艺条件的优化。按照酒糟∶蒸馏水=1∶4 g/g的料液比过滤得到酒糟浸出液,并分析酒糟浸出液成分,以细菌纤维素产量为响应值,从葡萄糖、蛋白胨、酵母粉、柠檬酸、Na2HPO4·12H2O、KH2PO4·3H2O、Mg SO4·7H2O和接种量这8个影响细菌纤维素产量的因素中筛选出显著水平为95%以上的三因素,通过响应面设计对这3个因素进行响应面优化,得出产细菌纤维素数学模型的R2为0.9734,并对数学模型进行了理论分析。研究表明:影响细菌纤维素产量的三因素的影响主次顺序依次为葡萄糖、接种量、柠檬酸,产细菌纤维素的二阶回归模型(P=0.0001)高度显著,决定系数R调整2=0.9392,在此基础上得到的最优的培养基配方为:每1 L酒糟浸出液加入葡萄糖23 g,蛋白胨25 g,酵母粉25 g,柠檬酸4.5 g,Na2HPO4·12H2O 2g,KH2PO4·3H2O 1g,Mg SO4·7H2O 0.2g,接种量8%,发酵温度30°C,培养周期7 d,得到细菌纤维素的预测产量为14.42 g/L。通过验证分析在此条件下细菌纤维素产量为14.44 g/L与预测值(14.42 g/L)吻合度较高,相对误差为0.14%,比优化前(6.0 g/L)提高了140.6%,研究结果为实现酒糟的综合利用提供参考。     

以沼渣为原料固态发酵生产Bt生物农药

沼渣是沼气工程中产生的副产物,由于其富含营养物质及微量元素,而广泛应用于农业,畜牧业,养殖业等方面。Bt生物农药是一类具有选择性和高效性的杀虫剂,但是由于其原料的成本较高从而限制了生物农药的发展,而沼渣中富含微生物所需要的各种养分并且价格低廉,因此该文以生产沼气后的沼渣为资源,运用固态发酵,探索了利用沼渣制备苏云金杆菌生物农药的可行性。首先对沼渣营养成分进行了分析,分析表明其营养物质丰富,适合苏云金芽孢杆菌的生长与增殖。其次对菌种的沼渣培养基进行了优化,优化后的培养基质量分数为：50%的沼渣添加35%啤酒糟,10%玉米粉,5%豆饼粉,并与常规培养基和单纯沼渣的发酵进程进行了对比。在优化培养基条件下,发酵48 h后,芽孢数达到5.23×1010 CFU/g,毒力效价为16 100 IU/mg。在传统培养基中芽孢数2.55×1010 CFU/g,毒力效价12 500 IU/mg,而在单纯沼渣中Bt产量及毒性为1.74×108 CFU/g,6000 IU/mg。采用沼渣发酵制备Bt生物农药与传统培养基比较,降低了36.3%的生产成本,且发酵性能优良,也为沼渣的利用寻找到崭新的途径。     

棉花限水灌溉与氮肥化学控制的产量效应研究

利用简易坑测与大田试验相结合方法,采用三因素正交旋转回归设计,对限水灌溉与施N肥、化学控制进行组合研究,并建立了3项技术措施对皮棉产量效应模型。经模拟寻优,筛选出皮棉产量≥1875kg/hm2的优化组合方案,即灌水量678.8~821.4m3/hm2,施N肥285.9~363.4kg/hm2和喷施缩节胺45.8~51.3g/hm2。并根据不同处理生育动态优化模型,用筛选出的优化组合方案进行模拟,获得优化栽培棉花均衡生长发育的优化动态模型及相应定量化实施诊断指标。     

全量稻秸还田小麦播种机秸秆分流还田装置设计

针对中国稻麦轮作区水稻收获后播种小麦时,稻秸全量入土还田或全量覆盖还田存在的影响产量问题,提出了稻秸部分入土、部分覆盖技术思路,并基于全量秸秆地洁区机播技术设计了相应的秸秆分流还田装置,通过对比试验优选出最佳分流结构形式,在此基础上以均匀度变异系数和分流偏差率为目标函数,运用Box-Benhnken试验方法对影响全量稻秸还田小麦播种机分流作业质量的参数进行了试验研究,以纵向开口总宽、纵向开口数量和捡拾粉碎装置转速为影响因素进行三因素三水平二次回归正交试验设计。建立了响应面数学模型,分析了各因素对作业质量的影响,利用Design-Expert软件对影响因素进行了综合优化。试验结果表明:各因素对秸秆分流性能有显著影响,均匀度变异系数影响因素显著顺序依次为纵向开口数量、纵向开口总宽、捡拾粉碎装置转速,分流偏差率影响因素显著顺序依次为纵向开口总宽、纵向开口数量、捡拾粉碎装置转速;最优参数组合为纵向开口总宽600 mm,纵向开口数量7个,捡拾粉碎装置转速1 900 r/min,在此参数下测得的均匀度变异系数为19.68%,分流偏差率为0,与优化后理论值的绝对误差分别为0.93个百分点和0.33个百分点。研究结果可为中国稻麦轮作区水稻收获后播种小麦提供参考。     

利用二次回归正交设计优化香石竹叶片再生体系中6-BA和NAA的浓度组合

以香石竹叶片为外植体,利用二次回归正交设计对其再生体系建立中的关键因素6-BA和NAA的浓度及其组合进行定量优化。结果表明,增殖培养基中6-BA浓度为1.21mg/L、NAA浓度为0.35mg/L时,不定芽增殖数量可达3.65;6-BA浓度为1.20~1.79mg/L,NAA浓度为0.15~0.63mg/L时,不定芽增殖系数大于2,可靠性为95%。     

响应面法优化桔青霉F-5-5核酸酶P1发酵培养基碳氮源

桔青霉(Penicillium citrinum)CICC 4011菌株经60Co γ射线诱变后,由其高产突变株经基因组重排育种筛选获得核酸酶P1高产菌株F-5-5,在马铃薯葡萄糖培养基中产酶达978.6U/ml.经Placket-Burman试验筛选得出影响菌株产酶的3个显著因素,为葡萄糖、可溶性淀粉和玉米浆干粉.在...     

芽孢杆菌生物合成纳米硒条件优化及活性评价

作为生防菌的枯草芽孢杆菌XP(Bacillus subtilis subspecies stercoris strain XP)不仅具有较强的耐硒与耐盐能力,而且还可将毒性较高的无机硒转化为安全性高、生物活性好的纳米硒(SeNP),然而目前其合成SeNP的效率并不高。为提升菌株XP生物合成SeNP的效率,该研究针对其合成工艺条件做了进一步优化。首先,通过单因素试验,初步筛选出适宜范围量值的初始亚硒酸盐Se (IV)浓度、摇床转速、XP接种量;其次,将这三个因子作为影响因素,以SeNP产量为响应指标,利用Box-Behnken响应面法(RSM)进行分析;最终,通过响应面法获得枯草芽孢杆菌XP产SeNP的最优发酵工艺条件。研究结果表明,枯草芽孢杆菌XP合成纳米硒的最佳发酵条件为：初始Se (IV) 3.4 mmol/L、摇床转速157 r/min、菌株XP接种量9.9%,此发酵条件下纳米硒的产量达到1.82mmol/L,相对优化前提升了60%以上。此外,通过种子发芽试验,进一步证明此工艺条件下合成的纳米硒具有较高的生物活性,可有效提升油麦菜种子活力,促进种子萌发。     

以猪粪为发酵底物厌氧发酵产氢工艺的优化

为了建立发酵工艺参数与氢气产量之间的数学模型, 以期获得较优的工艺参数,从而提高氢气产量,该文在单因素试验的基础上,采用三因素三水平的二次回归正交旋转组合设计及响应曲面分析法,建立了厌氧发酵产氢工艺中氢气产量的二次多项式数学模型,并以氢气产量为响应值作响应面和等高线,考察了以新鲜猪粪为发酵底物发酵产氢时初始pH值、水力停留时间和发酵底物中猪粪浓度3个因素及其交互作用对氢气产量的影响。分析结果表明,猪粪厌氧发酵产氢的较优工艺条件为：初始pH 5.98,水力停留时间4.123 d,猪粪干物质浓度 51.98 g/L;在此工艺条件下,氢气产率为32.4 mL/g。     

产IAA菌株的UV和DES诱变筛选及培养条件优化

为了得到高产吲哚-3-乙酸(IAA)菌株,采用紫外(UV)诱变和硫酸二乙酯(DES)诱变的方法,对从烟草根际土壤中分离得到的一株产IAA并具有溶有机磷性状的促生菌进行诱变选育,并对获得的目标菌株的发酵培养条件进行正交优化。结果表明,菌株经UV诱变和DES诱变均能有效提高其IAA产量。诱变条件为 UV(15 W,30 cm)照射1 min或2 mg·mL^-1 DES处理30 min时,得到1株高产IAA的菌株UV19,其IAA产量为33.77 mg·L^-1,是出发菌株产量的299.48%。菌株UV19经10代继代,其产IAA能力和溶有机磷性状稳定遗传。菌株UV19产IAA培养发酵优化条件为10%装瓶量、初始pH值8、培养温度25℃、接种量3%、培养时间96 h、含500 mg·L^-1色氨酸的LB培养基,优化后IAA产量高达75.47 mg·L^-1,为优化前的2.23倍。本研究结果为菌肥及生物法生产IAA提供了基础材料及技术方案。     

脉冲强光诱变对黑曲霉产果胶酶活力的影响

脉冲强光技术可应用于微生物诱变育种以及获得高产菌株。该文采用响应面法确定脉冲强光诱变黑曲霉高产果胶酶的最佳条件,同时探究突变菌株高产果胶酶的酶学性质。结果表明:脉冲强光诱变条件为脉冲电压2075 V,脉冲次数36次,脉冲距离5.4 cm。以此工艺参数进行诱变,得到了高产果胶酶的突变菌株L9,与原始菌株相比,其果胶酶活力提高了82.22%±0.18%。突变菌株L9遗传性能良好,所产果胶酶具有更高的pH稳定性和热稳定性。因此,脉冲强光可用于黑曲霉诱变,得到稳定性良好的高产果胶酶的突变菌株。     

纤维乙醇工艺中酸处理稻秸秆反应条件的优化

以木糖含量为指标,在稀酸处理条件中时间、浓度和液固比影响试验结果的基础上,采用二次回归正交设计优化稀酸处理的条件,建立稀酸处理3因素与木糖含量之间的回归方程关系式,通过验证得到方差分析具有显著性。同时得到各因素的主次因素顺序：时间（x1）＞液固比（x2）＞浓度（x3）。并通过回归方程求解得到的稀酸处理秸秆条的最佳工艺参数为：反应时间2 h,稀酸体积分数4.1%、液固比22︰1,此条件下可以求得较为稳定的木糖质量浓度为0.332 g/L。研究中通过采用二次回归正交设计方法,较大程度地减少了试验次数和优化工艺条件,从而为试验研究提供了一定的依据。此外,该试验研究结果表明3因素交互项对试验结果影响不显著,但反应时间和稀酸浓度2因素的水平选择上有待调整。     

Nitrate Reductase,Micronutrients and Upland Rice Development as Influenced by Soil pH and Nitrogen Sources

The average yield of upland rice under no-tillage system (NTS), a sustainable soil management, is lower than in conventional tillage (one plowing and two disking). One of the reasons given for this drop in crop grain yield would be the low-nitrate assimilation capacity of rice seedlings, due to the low activity of the nitrate reductase (NR) enzyme in the early development phase. A greenhouse experiment was conducted to evaluate the effects of the soil acidic and nitrogen source in the micronutrient concentrations, NR activity and grain yield of upland rice growing under NTS. The soil used in the experiment was an Oxisol. The experimental design was completely randomized in a factorial 3 × 4. Treatments consisted of three levels of soil acidity (high, medium, and low) combined with four nitrogen sources (nitrate, ammonium, ammonium + nitrification inhibitor, and control – without N fertilization). The reduction of soil acidity reduced the concentration of zinc and manganese in rice plants. Generally, the activity of the NR enzyme was higher in plants grown in soils with low acidity and fertilized with calcium nitrate. There was a greater response in growth and yield in rice plants grown in soils with high acidity. Under medium acidity, rice plants grown with ammonium sulfate were more productive (no differences were detected with the addition of the nitrification inhibitor).     

Metabolism of gallic acid and catechin by Lactobacillus hilgardii from wine

The ability of Lactobacillus hilgardii 5w to metabolize gallic acid and catechin was evaluated. It was grown in a complex medium containing gallic acid or catechin. The metabolites were analyzed by high-performance liquid chromatography and identified by comparing the retention times and spectral data with the standards of a database. In gallic acid-grown cultures, gallic acid, pyrogallol, catechol, protocatechuic acid, p-hydroxybenzoic acid, p-hydroxybenzaldehyde, and p-hydroxybenzyl alcohol were detected. In catechin-grown cultures, catechin, gallic acid, pyrogallol, catechol, p-hydroxybenzoic acid, acetovanillone, and homovanillic acid were detected. This work presents evidence of gallic acid and catechin degradation by L. hilgardii from wine.     

Degradation of certain aromatic compounds by rhizobia

The ability of 22 strains of Rhizobium to degrade catechol, protocatechuic acid, p-hydroxybenzoic acid and salicylic acid all at 1 mm concentration was examined. In the presence of 4.8 mm Na-glutamate, all rhizobia tested degraded catechol (99–100%), p-hvdroxybenzoic acid (79–99%), protocatechuic acid (81 97%) and salicylic acid (20–83%).The concentration of Na glutamate in the medium affected the degradation of the phenolic compounds at 1 mm concentration. Increased glutamate favoured degradation of p-hydroxybenzoic and salicylic acids but had little effect on catechol. Degradation of protocatechuic acid was inhibited by increased glutamate concentration.Rhizobium phaseoli 405 grown with 8.0 mM Na-glutamate, directly cleaved catechol and protocatechuic acid. p-Hydroxybenzoic acid was converted to protocatechuic acid before ring cleavage. Salicylic acid was converted to gentisic acid before further oxidation. O₂ uptake experiments showed that R. phaseoli 405 grown with p-hydroxybenzoic acid was adapted to this compound and protocatechuic acid. A lag of 30 min was required for catechol and salicylic acid.