Optimization of Cultivation Conditions for Exopolysaccharide and Mycelial Biomass by Clitocybe sp. Using Box-Behnken Design

Response surface (RSM) methodology based on a three-level three-factor Box-Behnkendesign of experiment was used to optimize the exopolysaccharide content (EPC) and themycelium biomass in submerged cultivation by Clitocybe sp. AS 5.112. The criticalfactors selected for the investigation were cultivation temperature, time and volume ofmedium, based on the results of previous Plackett-Burman design. By analyzing theresponse surface plots, the optimum ranges of cultivation temperature, time and mediumvolume for obtaining over 1 253.00gmL-1 of EPC lie in 24.325.8℃, 9.710.2d and 76.090.0mL, respectively. While for obtaining over 8.32 mg mL-1 of dry cell weight (DCW), theabove variables would be in the range of 23.824.8℃, 9.610.3d and 71.098.0mL,respectively. By solving the inverse matrix from the quadratic regression equations, theoptimal conditions to gain 1 265.45gmL-1 of EPC were 25.0℃, 9.9d and 83.4mL, to gain8.50mg mL-1 of DCW were 24.4℃, 9.9d and 87.1mL. In order to obtain the maximum yield ofEPC and DCW at the same time, the above conditions would be 24.5℃, 9.9d and 84.7mL,respectively, in this situation, the maximum predicted EPC and DCW were 1 261.60gmL-1and 8.47mgmL-1, respectively. The experimental data under various conditions have validatedthe theoretical values.

Optimization of Rhododendri Daurici oil liposome by Box-Behnken design and response surface method

Objective:To prepare the liposomes of mangrove oil,Optimization of the formulation of mangrove oil liposomes by Box Behnken response surface methodology.Methods:Preparation of Rhododendron oil liposomes by ethanol injection probe ultrasound,Determination of gemacrone by HPLC.The ratio of lecithin to cholesterol(X1),drug lipid ratio(X2)and phospholipid concentration(X3)were used as independent variables,and encapsulation efficiency(Y)was used as dependent variable,the formulation was optimized by Box Behnken response surface method,and the entrapment efficiency was predicted.The entrapment efficiency,particle size,polydispersity index(PDI),Zeta potential and drug loading of the optimized liposomes were evaluated.Results:The optimal prescription and preparation of Folium Rhododendri Daurici oil liposome was confirmed as follows:X1=7.28:1、X2=11.34:1、X3=9.32mg·mL-1,the encapsulation efficiency was(82.55±1.66)%,the particle size was(130.531±46)nm,the polydispersity index was 0.185±05,Zeta potential was(21.970±36)mV,the drug loading was(5.941±0.12)%.Conclusion:The Box Behnken response surface method is accurate to obtain the optimal formulation of mangrove oil liposomes,it has high precision and good prediction effect.And the preparation process of mangrove oil liposomes is stable and feasible.

Optimization of Rooting Medium for Tissue Culture Seedlings of Dendrobium officinale by Response Surface Methodology

[Objectives] To increase the survival rate of tissue culture seedlings of Dendrobium officinale,and optimize the conditions of rooting medium by the response surface methodology( RSM). [Methods]The effects of 6-BA concentration,NAA concentration,potato amount and the amount of mashed banana on the growth of seedlings were determined by single factor experiment and were analyzed by Box-Behnken design and response surface methodology. [Results]The optimal culture conditions: rooting medium 1/2 MS + 6-BA 0. 24 mg/L + mashed banana 87. 63 g/L + potato 89. 30 g/L + NAA 0. 52 mg/L + sucrose 20. 0 g/L + activated carbon 4. 0 g/L + agar 7. 0 g/L,p H 5. 8,and light intensity 2 000 Lx. [Conclusions]The model established by response surface methodology has a good predictability and could be used to optimize the conditions of tissue culture and rooting medium of D. officinale.

中温煤焦油重馏分加氢裂化的工艺条件优化

在小型单管固定床加氢装置上,研究中温煤焦油重馏分加氢裂化工艺过程各因素对裂化效果的影响。通过单因素和响应面法对加氢裂化率与工艺条件进行分析、拟合及优化求解得中温煤焦油重馏分加氢裂化的优化条件为:反应压力13.4 MPa,裂化温度682 K,液体体积空速0.30 h-1,氢油体积比1895∶1,煤焦油加氢裂化率为77%～78%。

响应面优化微波固相合成花生肽亚铁金属配位螯合工艺

以花生肽(相对分子质量<3.0 k D)为原料,以硫酸亚铁(Fe SO4·7H2O)为金属螯合剂,利用微波固相合成技术在单因素试验基础上,采取中心复合响应面法对花生肽亚铁配位螯合工艺进行了优化,建立了花生肽亚铁配位螯合工艺的二阶多项式非线性回归方程和数值模型,分析了微波辐射时间、花生肽亚铁配体比和引发剂用量对花生肽亚铁配位螯合的影响。结果表明,最佳花生肽亚铁配位螯合工艺为:微波辐射时间153 s,花生肽亚铁配体比5∶1,引发剂(H2O)用量3%,微波辐射功率608 W,反应物粒径120目,2.5%白炭黑(占花生肽质量)为脱酸剂,0.3%异抗坏血酸钠(占硫酸亚铁质量)为亚铁保护剂。在最佳条件下螯合率为(90.68±1.31)%,与模型预测值92.71%基本吻合。研究表明,以微波固相合成技术进行花生肽亚铁固相催化制备肽金属配位螯合营养强化剂可行。

芽胞杆菌高产纤维素酶菌株的诱变选育与培养基优化

为获得高产纤维素酶菌株,采用紫外(UV)诱变和紫外-亚硝基胍(UV-NTG)复合诱变方法对新疆吐鲁番地区土壤中分离得到的产纤维素酶菌株芽胞杆菌C-8进行诱变筛选,并通过二次正交旋转组合试验和响应面试验对诱变筛选得到的菌株进行培养基的优化。结果表明,UV诱变菌株UV-5和UV-NTG比出发菌株C-8纤维素酶活分别提高了1.15倍和3.23倍;当发酵培养基中碳源浓度为3%、氮源浓度为1.5%、吐温-80的浓度为0.15%时,纤维素酶活达到453.20 U·m L-1,是出发菌株C-8的5.49倍和复合诱变菌株UV-NTG-10的1.7倍。本研究结果为纤维素酶的扩大发酵以及后期工业化生产提供了理论依据。

响应面法优化解淀粉芽孢杆菌发酵产凝乳酶的工艺条件

首先通过单因素实验分析了不同碳源、氮源、金属盐、磷源对解淀粉芽孢杆菌产凝乳酶的影响,然后在此基础上采用Box-Behnken设计对葡萄糖、酵母粉和CaCO3三因素的最优组合进行了定量研究,建立并分析了各因素与凝乳酶活力关系的数学模型。结果表明,解淀粉芽孢杆菌产凝乳酶的最佳工艺条件:马铃薯浸粉0.5%,葡萄糖1.13%,酵母浸粉1.76%,CaCO3为0.32%(均为质量分数),在此最佳培养基条件下,凝乳酶活力可达436.8 SU/mL,与理论预测值438.4 SU/mL基本一致,优化后解淀粉芽孢杆菌产凝乳酶的活力比基础培养基提高了5.21倍。

细长杆多腔模不平衡注塑工艺优化

分析了细长杆多腔模平衡布局的不平衡原因,把径向方向Y的变形作为平衡优化的指标,提出优化成型工艺达到降低不平衡的思想,运用响应面建立拟合模型对4个成型工艺参数进行优化,分析结果证明,优化后Y方向的变形值降低了20.4%,充分证明优化方法的有效性。

响应面法优化南极菌Psychrobacter sp.B-3的发酵产糖条件

为对南极菌Psychrobacter sp.B-3产胞外糖的发酵条件进行优化,以温度、pH、不同碳源、不同氮源、不同金属离子及海水配比作为唯一变量进行单因素实验,筛选出对产糖有显著影响的单因素取值范围;在此基础上,利用Plackett-Burman实验设计筛选出影响产多糖的3个主要因素,即酵母粉、陈海水配比和装液量。然后通过Box-Behnken实验设计及响应面分析法进行回归分析,得出了南极菌Psychrobacter sp.B-3发酵条件系统优化的结果为:酵母粉1.1g/L,陈海水与自来水的配比为2:1,装液量为50%,蛋白胨6.0g/L,接种量1.5%,培养时间64h,BaCl20.03g/L,温度10℃,转速150r/min,pH为7.0。优化后发酵液中的糖含量由优化前的444μg/mL提高到624μg/mL,相比初始糖产量提高了40%。结果表明,响应面法可显著优化南极菌Psychrobacter sp.B-3液体发酵产胞外糖的条件。

基于Ansys Workbench的一种新型铁路起重机转台轻量化探析

以有限元分析软件Ansys Workbench协同仿真平台为工具,对传统的转台结构进行拓扑优化,在拓扑优化结果的基础上提出了一种新型的转台结构,并保守地赋予了板厚。利用Workbench中DM、Mechanical以及DX 3大模块之间的无缝连接,完成了新型转台结构的参数化建模、结构分析和基于神经网络响应面法的优化设计,轻量化效果显著,为相关设计提供了参考。

响应面法在机匣螺栓连接结构多目标优化中的应用

将有限元法和最优化方法结合起来,可以很好地实现航空发动机机匣螺栓连接结构的多目标优化设计。结合正交实验设计和响应面法来确定螺栓连接结构的几何尺寸组合,利用APDL语言对不同参数组合条件下的螺栓连接结构进行参数化建模和应力场分析,获取最大等效应力和质量的响应面模型,然后通过多目标模糊优化设计方法计算该结构的最优几何参数。计算结果表明,优化结构参数后的螺栓连接结构最大等效应力比原结构下降了23.5%,质量减轻了6.2%,这为机匣结构设计和发动机减重提供可靠的参考依据。

横向磁场电机变量循序组合优化设计研究

针对横向磁场电机的复杂三维磁场及灵活多样的磁路结构,提出采用变量循序组合优化设计方法对其进行详细设计。该方法综合运用了试验设计方法、响应面分析法和变量轮换法,其关键是在设计过程中,依据严密的数学计算和优化对象本身的特性分析进行正确的变量循序组合。通过对爪极式组合定子横向磁场电机的优化实例表明,该方法在优化设计过程中充分考虑了所有结构尺寸对磁路的影响,适合横向磁场电机多变量多目标的优化详细设计问题,达到了电机的设计要求。

超声波辅助酶法提取蓝莓果渣花色苷的工艺优化及降解动力学

以蓝莓果渣为原材料,在单因素实验基础上通过响应面优化得到超声波辅助酶法提取蓝莓果渣花色苷的最佳工艺,并通过构建降解动力学模型考察不同光照条件和温度对花色苷稳定性的影响。结果表明,超声波辅助酶法提取蓝莓花色苷的最佳工艺参数为:乙醇体积分数60%、液料比40∶1(m L∶g,液指提取液总体积,料指所用原材料质量)、酶解时间80 min。在该条件下,花色苷得率为(10.571±0.080)mg/g。花色苷在不同光照条件和温度下随时间变化的降解模型均符合零级动力学方程。紫外光、室内日光灯、室温避光条件对花色苷稳定性影响程度依次减弱,4℃下保存花色苷损失量仅为5.5%;在40~80℃内,花色苷的热降解速率随着温度的升高而增加,半衰期随着温度的升高而降低,温度系数随温度的升高而增大,活化能为53.2960 kJ/mol。此外,由热力学参数可知,花色苷热降解为非自发反应。

广西地不容内生真菌DBR-9产橘霉素的发酵条件优化

为了优化广西地不容内生真菌DBR-9产抗菌物质橘霉素的发酵条件,以发酵液中橘霉素质量浓度为指标,在单因素试验基础上运用Placket-Burman试验筛选出影响DBR-9产橘霉素的关键因素,并进一步采用响应面中心组合试验设计分析确定各关键因素的最优取值。结果表明,影响DBR-9产橘霉素的关键因素为葡萄糖、酵母粉和氯化钠,经对响应面试验所拟合出的模型进行解析,得到各关键因素的最优质量浓度为酵母粉1.474g/L、葡萄糖38.628g/L、氯化钠0.379g/L。在最佳培养基成分组合及初始接种量20.8×10^6个孢子、发酵时间35d条件下发酵,橘霉素质量浓度可达到692.421mg/L,与原始发酵液中的橘霉素质量浓度相比提高了19.01%。

樟芝菌丝中自由基清除剂的醇提工艺研究

在用正交试验考察乙醇浓度、物料比、超声功率、超声时间、浸提时间和浸提温度对樟芝菌丝中具清除自由基活性成分的提取率影响基础上,利用极差分析找出了3个主要影响因子:乙醇浓度、物料比和超声时间。用中心组合实验及响应面分析确定了这3个主要影响因素的最佳组合:乙醇浓度95%,物料比11.7 mg.mL-1,超声时间12 min。在优化提取条件下,樟芝菌丝提取物的自由基清除率达到94.4%。

响应面法优化龙牙百合多糖的高温高压水提取法工艺

以江西万载龙牙百合为原料,研究了料液比、提取温度、提取时间和提取次数4个因素对百合多糖得率的影响,在单因素试验基础上,采用Box-Behnken响应面法设计优化提取工艺。结果表明:最佳提取条件为料液比1∶25(g/mL)、温度121℃、时间92 min,提取次数2次,在此条件下百合多糖的得率为6. 284%。该方法简单、易操作,比较适于百合多糖的提取。

基于响应面全局优化技术的蜂窝板材料性能参数修正

蜂窝夹层板结构广泛应用于航空航天行业中,建立准确的蜂窝夹芯板有限元模型是分析和优化航天器微振动的必要前提。基于蜂窝芯的力学等效参数模型,建立了蜂窝板的动力学有限元模型。使用正交数值实验设计筛选出对蜂窝板动力学性能影响最大的蜂窝芯等效材料参数,并利用基于响应面模型自适应采样技术的全局优化方法快速地完成了蜂窝芯关键材料参数的优化修正。修正后的蜂窝板有限元模型前六阶模态频率与实验结果的平均误差小于1%。

响应面优化EM菌对皂素废水的处理工艺

通过对黄姜皂素废水的水质分析,设计并检验了铁碳微电解-Fenton氧化-EM菌处理工艺,主要研究了EM菌对废水的处理效果。利用红外光谱(FT-IR)、紫外光谱(UV)、TOC对其进行检测,考察了pH、曝气时间、EM菌质量分数、反应温度对皂素废水COD去除率的影响。在单因素实验的基础上,采用响应面分析法对工艺进行优化,建立了各影响因子关于COD去除率的回归方程,得到该工艺的最佳条件:pH为8.0,曝气时间为46 h,EM菌投加量为1.2%,反应温度为30℃。在最佳工艺条件下,COD去除率为88.04%。

螯合剂GLDA淋洗修复土壤重金属污染研究

以可生物降解螯合剂谷氨酸N,N-二乙酸四钠(GLDA)作为淋洗剂,对我国南方重要耕地类型黄棕壤进行了重金属污染淋洗修复,以期为土壤重金属污染修复提供重要的设计依据。参照已有研究确定独立变量:GLDA浓度、pH值、淋洗时间,采用RSM优化实验分组,结合三元二次多项式模型拟合,获得了最佳淋洗条件。结果表明:螯合剂GLDA具有优良的重金属洗脱性能,具有替代传统淋洗剂的潜力,对受重金属污染的黄棕壤具有优良修复效果;预测的最佳淋洗条件:GLDA浓度、pH、淋洗时间分别为19.23mmol/L、4.02、146.54min;对应的土壤Cd、Pb、Zn以及Ni的去除率分别为94.68%、88.21%、75.26%以及92.69%,并与实测值相比具有95%以上的可信度;淋洗实验对酸溶态重金属的去除效率最高,对残渣态重金属的去除效率最低,另外淋洗有助于土壤重金属稳定化。

Multi-objective optimization of combustion, performance and emission parameters in a jatropha biodiesel engine using non-dominated sorting genetic algorithm-II

The present work studies and identifies the different variables that affect the output parameters involved in a single cylinder direct injection compression ignition （CI） engine using jatropha biodiesel. Response surface methodology based on Central composite design （CCD） is used to design the experiments. Mathematical models are developed for combustion parameters （Brake specific fuel consumption （BSFC） and peak cylinder pressure （Pmax））, performance parameter brake thermal efficiency （BTE） and emission parameters （CO, NOx, unburnt HC and smoke） using regression techniques. These regression equations are further utilized for simultaneous optimization of combustion （BSFC, Pmax）, performance （BTE） and emission （CO, NOx, HC, smoke） parameters. As the objective is to maximize BTE and minimize BSFC, Pmax, CO, NOx, HC, smoke, a multi- objective optimization problem is formulated. Non- dominated sorting genetic algorithm-II is used in predict- ing the Pareto optimal sets of solution. Experiments are performed at suitable optimal solutions for predicting the combustion, performance and emission parameters to check the adequacy of the proposed model. The Pareto optimal sets of solution can be used as guidelines for the end users to select optimal combination of engine outputand emission parameters depending upon their own requirements.