Enhanced production of elastase by Bacillus licheniformis ZJUEL31410: optimization of cultivation conditions using response surface methodology

Sequential methodology based on the application of three types of experimental designs was used to optimize the fermentation conditions for elastase production from mutant strain ZJUEL31410 of Bacillus licheniformis in shaking flask cultures. The optimal cultivation conditions stimulating the maximal elastase production consist of 220 r/min shaking speed, 25 h fermentation time, 5% (v/v) inoculums volume, 25 ml medium volume in 250 ml Erlenmeyer flask and 18 h seed age. Under the optimized conditions, the predicted maximal elastase activity was 495 U/ml. The application of response surface methodology resulted in a significant enhancement in elastase production. The effects of other factors such as elastin and the growth factor (corn steep flour) on elastase production and cell growth were also investigated in the current study. The elastin had no significant effect on enzyme-improved production. It is still not clear whether the elastin plays a role as a nitrogen source or not. Corn steep flour was verified to be the best and required factor for elastase production and cell growth by Bacillus licheniformis ZJUEL31410.     

Improved elastase production by Bacillus sp. EL31410—further optimization and kinetics studies of culture medium for batch fermentation

An efficient culture medium producing a bacterial elastase with high yields was developed further following preliminary studies by means of response surface method. Central composite design (CCD) and response surface methodology were applied to optimize the medium constituents. A central composite design was used to explain the combined effect of three medium constituents, viz, glucose, K(2)HPO(4), MgSO(4).7H(2)O. The strain produced more elastase in the completely optimized medium, as compared with the partially optimized medium. The fitted model of the second model, as per RSM, showed that glucose was 7.4 g/100 ml, casein 1.13 g/100 ml, corn steep flour 0.616 g/100 ml, K(2)HPO(4) 0.206 g/100 ml and MgSO(4).7H(2)O 0.034 g/100 ml. The fermentation kinetics of these two culture media in the flask experiments were analyzed. It was found that the highest elastase productivity occurred at 54 hours. Higher glucose concentration had inhibitory effect on elastase production. At the same time, we observed that the glucose consumption rate was slow in the completely optimized medium, which can explain the lag period of the highest elastase production. Some metal ions and surfactant additives also affected elastase production and cell growth.     

冬虫夏草菌丝生长的营养基质研究

本文报导６种固体培养基上冬虫夏草菌丝的生长速度和４种液体培养基内菌丝的生长量。     

响应面法优化黑曲霉产β-葡萄糖苷酶培养基的研究

为获得黑曲霉Aspergillus niger M85菌株较高的β-葡萄糖苷酶酶活,本文采用响应面法对该菌株产β-葡萄糖苷酶关键发酵过程参数进行优化。Plackett - Burman试验结果表明,麸皮和MgSO4?7H2O的浓度对产酶结果影响显著。采用最陡爬坡实验逼近最大响应区域,得到麸皮浓度为17 g/L,MgSO4?7H2O浓度为8 g/L,结合中心组合实验及响应面法分析建立了以β-葡萄糖苷酶酶活力为响应值的二次回归方程模型：Y=-19.1057+0.4526X2+ 3.8260X5-0.02775X2X5- 6.3569×10-3X22-0.2085X52 。对方程求极值点得到优化的发酵过程参数：麸皮浓度为18.345 g/L,MgSO4?7H2O浓度为7.963 g/L。在优化后的发酵条件下培养4天,菌株产β-葡萄糖苷酶活力可达0.2640 U/mL,比优化前提高了61.97%。预测模型可靠性高,可应用于β-葡萄糖苷酶发酵条件的优化。产酶进程结果表明：发酵5天后β-葡萄糖苷酶活力可达到最高值0.3334 U/mL,还原糖浓度仅为0.49g/L。     

利用Minitab优化耐高温淀粉酶发酵培养条件

利用Minitab软件中的Plackett-Burman实验设计和响应面分析法,对耐高温α-淀粉酶产生菌Bacillus subtilis C1的发酵培养条件进行优化。在单次单因子法得出的适宜条件基础上,综合考虑所有影响因素,对培养条件进行统计分析,得到Bacillus subtilis C1产耐高温α-淀粉酶的最佳培养条件。研究结果表明:优化培养基的组成(200 mL)为麸皮2.16 g,棉粕粉1.98 g,酵母粉0.40 g,NaCl 1.00 g,CaCl2 0.40 g,淀粉0.10 g。培养基优化后的酶活为2 329 U/mL,约是培养基优化前酶活的12.55倍,酶活得到显著提高。     

生物农药固态发酵条件的研究

探讨了以麸皮为主要原料进行固态发酵生产生物农药的方法,研究了不同培养基成分及培养条件对苏云金杆菌毒力效价的影响．试验结果表明,最适发酵培养基为：麸皮1000g,玉米粉20g．豆粕150g,KH2PO4 2g;最佳发酵条件为：原料含水量为60％,发酵温度30℃、pH为7．5,培养时间48h．结果分析表明,苏云金杆菌的毒力效价达5400IU／mg。     

膳食纤维保健酸奶生产工艺的优化

实验以麸皮膳食纤维和优质复原牛乳为主要原料,经过乳酸发酵来制备一种新型保健酸奶。研究采用正交实验设计,以产品感官质量和稳定性为评价指标,确定麸皮膳食纤维酸奶的最佳发酵培养基配方为:膳食纤维添加量为2%,糖添加量为6%,玉米粉添加量为0.6%,奶粉添加量12%,其中奶粉添加量的影响最显著;最优的发酵工艺参数为:接种量为4%,发酵温度为42℃,发酵时间为4小时,其中发酵温度的影响最显著。     

碳、氮源对云芝胞外漆酶分泌的影响

研究了不同碳源、氮源对云芝漆酶分泌的影响。实验表明,淀粉和麸皮是最好的碳源,干酪素和大豆粉是最好的氮源。     

黄浆粉替代豆粕酿造酱油工艺研究

本文讨论了黄浆粉替代豆粕酿造酱油的可行性。采用黄浆粉：豆粕：麸皮＝３∶３∶４的原料配比，利用通风制曲和固态低盐发酵工艺较为理想，生产出的成品酱油符合ＺＢＸ６６０１３－８７标准，风味可与豆粕酱油毗美。     

一株高温蛋白酶高产菌株产酶条件的优化

对一株高温蛋白酶高产菌株枯草芽孢杆菌BY25的发酵培养基组成与产酶条件进行了优化。正交试验结果显示培养基中各因子对产酶影响从高到低为:豆饼粉、葡萄糖、硫酸镁、麸皮、磷酸氢二钠、氯化钙。在此基础上进行培养基组成优化,将豆饼粉、麸皮混合氮源改为以豆饼粉为单一氮源进行蛋白酶发酵。单因素试验发现,在单一氮源培养条件下,培养基中各因子对产酶影响从高到低依次为:豆饼粉、葡萄糖、氯化钙、磷酸氢二钠。除微量氯化钙外,金属盐,尤其是金属硫酸盐的添加对产酶有显著抑制作用。此外,培养初始pH和培养时间对产酶有显著影响,接种量也有一定影响。通过绘制120 h产酶曲线发现,BY25产酶曲线为双峰,产酶曲线顶峰出现在发酵后72 h,优化后BY25发酵培养基各组分添加量为豆饼粉60 g/L、葡萄糖60 g/L、氯化钙 0.5 g/L、磷酸氢二钠 4 g/L,接种量为4.5%～5%,初始培养pH为8.0。优化产酶培养基和产酶条件后,发酵液酶活力可达到101.1 μmol/(min·mL)。     

豆凝乳酶产生菌的筛选及诱变育种

从１０４份土样中分离到一株产豆凝乳酶的芽孢杆菌（Ｂａｃｉｌｌｕｓ ｓｐ．）,酶活力０．３ｕ／ｍｌ。经ＵＶ－ＤＥＳ诱变及培养基调整后,酶活可达１．６ｕ／ｍｌ以上,其最适产酶培养基组成：麦麸２．５％,（ＮＨ４）２ＳＯ４ ０．５％（ＮＨ４）２ＨＰＯ４ ０．５％,ＣａＣｌ２ ０．０５％。     

碳源对多孔菌Polyporus sp.生长和木质素酶活性的影响

研究了多孔菌在不同碳源培养基中生长时对菌丝体生长及木质素酶(漆酶、多酚氧化酶、愈创木酚氧化酶、过氧化物酶)分泌的影响;结果表明,不同碳源对菌丝体生长影响较大,对四种酶类的分泌也有不同的影响,麦草粉和麸皮为碳源时能促进酶类的分泌。     

霉菌产脂肪酶发酵条件的研究

从合肥市不同环境的土壤中分离筛选到几株产碱性脂肪酶的霉菌菌株。这些菌株产酶培养基组成 (% )是 :黄豆粉 4 .0 ,玉米浆 1 .0 ,橄榄油 1 .0 ,小麦粉 1 .0 ,(NH4) 2 SO41 .0 ,K2 HPO40 .2 ,pH自然。产酶的最适温度 2 4～ 2 6℃ ,pH稳定范围为 9.4～ 9.5 ,培养周期为 72h .     

白木耳深层发酵培养基的选择

以食用菌白木耳为试验菌种，通过斜面、摇瓶培养及深层发酵正交实验，研究了各培养阶段的基质组成。其结果得出，种子摇瓶培养基（ｇ／１００ｍｌ）：马铃薯２０％、葡萄糖２％、蛋白胨０．２％、ＫＨ_２ＰＯ_４０．１５％、ＭｎＳＯ_４０．０１％、ＣＭＣ－Ｎａ１％。深层发酵培养基组成为：土豆汁１．５％、玉米粉２．０％、麸皮３％、ＫＨ_２ＰＯ_４０．２％、吐温－８０为０．１％，其发酵产物菌丝体中所含粗多糖达１３．２３％，蛋白质含量为３２．８３％、氨基酸为１９．７５ｍｇ／１００ｇ干菌葡萄体，必需氨基酸为７．６７ｍｇ／１００ｇ干菌丝体。     

响应面法优化萎缩芽孢杆菌BsR05发酵培养基

为了提高萎缩芽孢杆菌Bacillus atrophaeus BsR05发酵液的芽孢产量,采用响应面法对BsR05发酵培养基的最佳工艺条件进行了优化。通过Plackett-Burman实验,筛选出玉米粉、(NH_4)_2SO_4和MgSO_4·7H_2O为影响产孢的主要因子。采用最陡爬坡路径法确定3个因素的响应中心点及最适浓度范围,最后,通过Box-Behnken设计建立主要培养基成分与芽孢产量之间的回归关系,并确定发酵培养基最佳配方为葡萄糖5 g/L、玉米粉15.9 g/L、豆粕40.0 g/L、K_2HPO_4 3.0 g/L、KH_2PO_4 1.0 g/L、(NH_4)_2SO_4 2.1 g/L、MgSO_4·7H_2O 0.40 g/L、MnSO_4 0.02 g/L。经重复实验验证,平均芽孢含量与预测芽孢含量基本一致,发酵液中BsR05的芽孢产量从优化前的4.73×10~9 CFU/m L提高到6.02×10~9 CFU/m L。     

产低温蛋白酶海洋细菌的筛选及发酵条件

采用平板初筛和摇瓶复筛等方法,从渤海秦皇岛海域的海水样品中筛选到产低温蛋白酶活力较高的菌株HYM-16,初步鉴定为黄色杆菌属,设计单因素和正交试验,确定该菌的最佳发酵条件。结果表明,在装液量50 mL液体培养基的250 mL三角瓶中,以体积分数0.01的接种量、摇床转速180 r/min条件下,25℃培养48 h酶活最...     

高活力饲用复合酶制剂的制备

以粮油加工副产品为原料，经黑曲霉、米曲霉混合固态发酵，制备了有较高酶活和较全酶系的饲用复合酶制剂．发酵物料中m(麸皮)：m(豆粕)=4：6，m(水)：m(干料)＝0．8：1，w(Zn^2 )=0．2％和w(Mg^2 )＝0．02％能提高蛋白酶的活力，45℃烘干发酵料，各种酶活损失最小．     

添加不同品种和类型的马铃薯全粉对鲜湿面条品质的影响

为探讨添加不同品种和类型的马铃薯全粉鲜湿面条加工适用性,系统研究了3个马铃薯主栽培品种制作的生全粉、熟全粉以及市售马铃薯雪花粉的品质特性。以小麦面粉鲜湿面条为对照,从流变学特性、烹调特性、质构特性等方面分析了添加马铃薯粉原料对鲜湿面条产品品质的影响。对比3种不同类型的马铃薯全粉,发现糊化度、碘蓝值较低的生全粉细胞完整率相对较好,由其制作的面团筋力较强,制作的鲜湿面条无断条,烹调损失率较低,感官评分较高,硬度、内聚性、弹性、胶着性、咀嚼性各项质构评价指标较大,黏性相对较小,其品质更接近于小麦粉鲜湿面条,因此认为,生全粉更适宜制作马铃薯鲜湿面条。对比3个不同品种的马铃薯全粉,发现夏菠蒂这一品种更适合作为马铃薯鲜湿面条产品的原料。对比马铃薯全粉类型和马铃薯品种这两个影响因素,虽然添加不同类型的全粉对鲜湿面条品质的影响更为显著,但品种间的差异也较大;研究不同品种加工鲜湿面条的适用性,对改良马铃薯鲜湿面条品质具有一定借鉴意义。     

二次回归旋转组合设计在苏云金杆菌发酵培养基优选中的应用

采用二次回归旋转组合设计方法,对苏云金杆菌WB7菌株的培养基配方进行了摇瓶优化筛选。建立了产孢量与五种原料的数学模型,分析了各试验因子的单因素效应和互作效应。试验所得的最佳培养基组合为:玉米淀粉3.3%,黄豆饼粉4%,酵母粉0.725%,蛋白胨0.4%,鱼粉1.05%。     

大米面包的生产配方及工艺条件的优化

随着生活水平的提高,人们对食品的营养和新产品的开发要求也越来越高.同时我国是大米生产大国,所以米粉面包产品的开发具有重要意义.以大米粉、小麦粉为主要原料,采用快速发酵法,结合大米粉预糊化处理技术制作大米面包;通过单因素实验和响应面实验方法,探讨了预糊化大米粉与小麦粉比例、加水量、食盐用量、发酵时间对大米面包感官评分及质构特性的影响.结果表明,大米面包制作的最佳配方及工艺参数为：预糊化米粉与小麦粉比例为1∶3.9,加水量60％,食盐量1.0％,发酵时间2.9h.结果表明,预糊化米粉与小麦粉比例对感官评分的影响最大,其次是发酵时间、食盐用量、加水量;加水量对面包硬度特性的影响最大,其次是预糊化米粉与小麦粉比例、发酵时间、食盐用量.使用预糊化处理的大米粉制作的大米面包的感官评分和硬度指标都分别好于全麦面包和普通米粉面包,并且口感柔软,具有大米的香气.