响应面法优化鲜黄酒瓶内发酵工艺

为增加鲜黄酒的感官分数,以国家评委和青年学生的感官评价为指标,考察初始糖度、水浴灭菌时间、装液量、发酵温度、发酵时间、接种量因素对鲜黄酒感官评价的影响。采用Plackett-Burman试验筛选影响鲜黄酒感官指标的显著因素,通过最陡爬坡试验、中心组合设计试验和响应面方差分析优化最佳工艺。结果表明,Plackett-Burman试验显示初始糖度、发酵温度和发酵时间是影响感官评价的显著因素。通过中心组合设计和响应面分析得到,鲜黄酒的最佳发酵工艺参数为糖度为126 g/L,发酵温度为20.5℃,发酵时间为69.2 h,装液量为195 mL,95℃水浴灭菌时间为2.5 h,接种量为10 mL,在此条件下所制得的低度鲜黄酒感官评价可达96.6分,感官评价高于此前历次优化。

新型除镉吸附剂MPWS制备条件的优化与机理

为了提高小麦秸秆(WS)对废水中Cd(Ⅱ)的吸附性能,采用氢氧化钠(NaOH)、L-半胱氨酸(L-Cys)、碳二亚胺盐酸盐(EDC·HCl)、N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)对WS进行化学改性,制备出新型吸附剂巯基丙酰化小麦秸秆(MPWS).以含Cd(Ⅱ)水样为考察对象,利用Plackett-Burman试验、最陡爬坡试验和响应面法的中心复合设计(CCD)对MPWS的制备条件进行优化,借助表征方法探讨了MPWS的制备机理,考察了WS、化学预处理小麦秸秆(CWS)、MPWS对Cd(Ⅱ)的吸附性能.结果表明:(1)由响应面法建立的二次项回归方程P值为0.0002,表明模型非常显著.(2)当WS粒径为30目(0.60 mm)、化学预处理试剂NaOH溶液浓度为0.07 mol/L、n(EDC·HCl)∶n(L-Cys)为0.099∶1、m(NHS)∶m(EDC·HCl)为0.5∶1、m(L-Cys)∶m(CWS)为4∶1、反应介质pH为11、反应温度为40℃、反应时间为2.39 h时,该条件下制备的MPWS对水样中Cd(Ⅱ)去除性能最优,MPWS投加量为10 g/L对应Cd(Ⅱ)的去除率为84.55%,与模型预测值(84.80%)的相对偏差仅为-0.29%.(3)MPWS制备机理为巯基丙酰基被接枝到WS结构中,发挥了其对Cd(Ⅱ)螯合吸附作用.(4)秸秆对Cd(Ⅱ)的吸附性能表现为MPWS>CWS>WS,表明WS经化学预处理、接枝改性可提升吸附Cd(Ⅱ)的性能,当MPWS投加量为20 g/L时,Cd(Ⅱ)的去除率可达95.56%.研究显示,通过响应面法优化MPWS制备条件的试验方法可行,经巯基丙酰基改性后可有效提升小麦秸秆对Cd(Ⅱ)的吸附性能.

响应面法优化酸溶蛋白发酵工艺

为优化黄酒糟发酵生产蛋白饲料的工艺,以酒糟发酵后酸溶蛋白含量为指标,考察麸皮、酸性蛋白酶、α-淀粉酶和水的添加量,以及发酵时间、特基拉芽孢杆菌和暹罗芽孢杆菌接种量等因素的影响。通过Plackett-Burman试验筛选影响酸溶蛋白含量的显著因素,采用最陡爬坡试验、Box-Behnken响应面法分析优化最佳发酵工艺。结果显示:水、酸性蛋白酶和暹罗芽孢杆菌的添加量是影响酸溶蛋白含量的显著因素,响应面优化后黄酒糟的最佳发酵工艺参数为水597 mL、酸性蛋白酶1.37 g、暹罗芽孢杆菌21.70 mL、麸皮200 g、α-淀粉酶11 g、发酵时间72 h、特基拉芽孢杆菌10 mL,在此条件下所制得的酸溶蛋白含量可达31.43%,实测值与预测值基本相符,试验结果可为黄酒糟优质蛋白饲料的开发提供理论依据和技术支持。

响应面法优化制备二硫代羧基化胺甲基聚丙烯酰胺

采用聚丙烯酰胺、甲醛、二甲胺、二硫化碳、氢氧化钠为原料制备出具有去除重金属性能的絮凝剂二硫代羧基化胺甲基聚丙烯酰胺(DTAPAM).以水样中Cd(Ⅱ)为考察对象,利用Plackett-Burman试验筛选出DTAPAM制备条件中的主要影响因素,根据最陡爬坡试验确定各影响因素水平值的中心点,并以响应面法中的CCD模型对DTAPAM制备条件进行优化.结果表明,CCD法建立的二次多项式模型回归性显著且失拟项不显著,复相关系数R^2为0.9371,模型拟合性良好;DTAPAM最优制备条件为:PAM浓度2.7%、反应物PAM、CS_2、NaOH摩尔比1:2:1.4、预反应温度23℃、预反应时间15min、主反应温度40℃、主反应时间90min.在此条件下制备的DTAPAM对Cd(Ⅱ)实际去除率为95.83%,与模型理论预测值94.08%接近,模型合理可靠.

响应面优化L-赖氨酸培养基

通过Plackett-Burman试验设计、最陡爬坡试验以及响应面分析法,对L-赖氨酸棒杆菌株发酵赖氨酸培养基进行优化。利用Plackett-Burman试验设计来确定影响L-赖氨酸得率的主要因素,结果表明:NaCl、MgSO4·7H2O、玉米浆对L-赖氨酸得率的影响最大。利用最陡爬坡试验确定最大响应区域,在该基础上利用响应面分析法中的Box-Behnken设计,确定培养基的最佳条件为NaCl 2.72%,MgSO4·7H2O0.05%,玉米浆21.13g/L。在该条件下,L-赖氨酸的理论得率为104.75g/L,实际得率为104.60g/L,比优化前的87.93g/L提高18.96%。

沙米人参果复合酸奶沉淀率的工艺优化

应用Plackett-Burman(PB)实验、最陡爬坡实验、Box-Behnkens中心组合设计法对沙米人参果复合酸奶的生产工艺进行优化。首先,采用Plackett-Burman设计法对影响沙米人参果复合酸奶沉淀率的6个因素的效应进行评价,筛选出了具有显著正效应的沙米汁添加量、人参果汁添加量、加糖量和有显著负效应的接种量;在此基础上,通过最陡爬坡实验逼近最大响应区域;最后采用Box-Behnkens实验对显著因素进行优化,最终确定沙米人参果复合酸奶的最佳生产工艺参数为:沙米浆添加量6.6%,人参果汁11.8%,加糖量7.2%,接种量4.2%,沉淀率可达58.69%,与预测值59.29%接近,说明本工艺优化行之有效。制得的沙米人参果复合酸奶,质地均匀,口感细腻润滑,酸甜适口。

超声集成双水相体系提取葡萄籽中的原花青素

采用响应面优化超声集成双水相体系提取葡萄籽中的原花青素最佳工艺条件。首先利用Plackett-Bur-man(PB)实验设计对6个相关因素进行了筛选,结果表明,乙醇质量分数、硫酸铵质量分数和超声时间对葡萄籽中原花青素提取率影响较大。用最陡爬坡试验及Box-Benhnken设计进一步优化,利用Design-Expert软件进行二次回归分析,得出主要因素最佳条件为:按乙醇质量分数21.45%,硫酸铵质量分数23.46%配制双水相,在料液比1∶7,50℃温度下超声提取45.46 min,原花青素的提取率可达30.23%,分配系数可达11.5,提取率比优化前提高了6倍。

金属离子对卤醇脱卤酶发酵生产的影响

在以基因工程大肠杆菌为生产菌发酵生产卤醇脱卤酶过程中,某些金属离子对卤醇脱卤的生产有较大的影响。首先,通过单因子实验确定几种典型微量元素的最佳产酶浓度,其次,通过2水平析因实验和最陡爬坡实验确定了显著影响因子及其浓度拐点,其分别是ZnSO4.7H2O、CoCl2.6H2O和FeSO4.7H2O。最后,运用响应面分析法确定了微量元素的最佳配比为FeSO4.7H2O 11.86g/L,ZnSO4.7H2O 2.0g/L,MnSO4.H2O 1.0g/L,CaCl20.05g/L,CoCl2.6H2O 1.2g/L,CuSO4.5H2O 0.8g/L。与对照生产水平相比,当添加最佳配比金属离子到培养基中后,酶活提高了2倍。

双水相体系萃取分离葡萄籽多糖

采用Plackett-Burman(PB)试验、最陡爬坡试验、响应面设计法对双水相萃取分离葡萄籽多糖的条件进行优化。首先,采用Plackett-Burman设计从影响萃取率的5因素中筛选出PEG质量分数、硫酸铵质量分数和萃取温度3个显著影响因素。在此基础上,通过最陡爬坡试验逼近最大萃取率区域,然后通过响应面组合试验对显著因素进行优化。得到最佳萃取条件为:PEG2000质量分数为8.92%、(NH4)2SO4质量分数为16.41%、萃取温度为38℃,萃取率可达55.1%,与预测值56.075%接近。

响应面法优化热水浸提灰树花多糖的工艺研究

以灰树花子实体为原料,采用响应面法对热水浸提灰树花多糖的工艺进行了优化。通过单因素实验确定了最佳提取次数为2次。利用Plackett-Burman设计确定了影响多糖得率的主要因素为浸提温度、料液比、浸提时间。再用最陡爬坡实验逼近最优响应区域。最后通过Box-Behnken设计建立了多糖得率的二次多项式模型,并获得了最优提取条件为:浸提温度85℃、浸提时间2.51h、料液比1∶25,经验证实验得到多糖得率为24.423%。

黄参胡萝卜凝固型复合酸乳工艺优化

为开发一种黄参胡萝卜凝固型复合酸乳,采用Plackett-Burman试验、最陡爬坡试验、Box-Behnken试验设计对影响黄参胡萝卜凝固型复合酸乳的工艺参数进行优化。首先采用Plackett-Burman设计从沉淀率的8个影响因素中筛选,发现黄参浆添加量、胡萝卜汁添加量、发酵剂添加量和加糖量4个因素显著影响沉淀率。基于该4个因素的最陡爬坡试验逼近最大响应区域,Box-Behnken试验对显著因素进行优化。结果表明:在优化条件下,黄参浆添加量4.98%、加糖量7.13%、发酵剂添加量4.05%、胡萝卜汁添加量9.72%,此条件下沉淀率可达45.29%,与预测值44.83%相近,说明此优化条件具有可行性。所制产品为乳白色相间淡粉色,是酸甜爽口、外观倩丽、味道独特的营养食品。

香菇产α-半乳糖苷酶的液体发酵工艺优化

以菌丝体干重和发酵液中α-半乳糖苷酶活性为指标,在单因素实验的基础上用响应面法优化香菇(Lentinula edodes)液体发酵工艺。最佳发酵条件为发酵培养基含5.39%葡萄糖、0.6%蛋白胨、0.89%瓜尔豆胶、0.1%磷酸二氢钾、0.05%硫酸镁,培养基初始pH 6,接种量9%,温度26℃,转速160r/min,发酵20d,在此条件下香菇菌丝体干重达1.93g/L,发酵液中α-半乳糖苷酶活性为2.26U/mL,与优化前相比,分别提高了22.15%和29.88%。实验结果为香菇α-半乳糖苷酶的开发提供了科学的数据。

响应曲面法优化番茄红色素的提取条件

以番茄干粉为原料,采用Plackett-Burman试验设计、最陡爬坡试验结合Box-Behnken设计对番茄红色素的提取工艺进行响应曲面优化。研究结果表明:番茄红色素的最大吸收峰为472nm,提取温度、提取时间、Ca2+浓度对番茄红色素的提取影响显著,最陡爬坡试验表明响应中心为:提取温度50℃、提取时间110min、Ca2+12mmol/L,最后用Box-Behnken响应面技术建立了关键影响提取率的二次多项式数学模型:Y=0.902+0.09X1-0.039X2+0.046X3-0.139X12-0.104X22-0.070X32+0.056X1X2+0.068X2X3,得到最佳提取工艺为:提取温度为53℃;提取时间为111min;Ca2+的浓度为13mmol/L。模型预测结果提取率达到92.30%,验证试验结果提取率达到92.07%。

红枣挂面配方及工艺的优化

利用部分因子设计、最陡爬坡实验和响应面分析优化了红枣挂面的配方及工艺参数。实验结果表明,红枣挂面的最优配方和参数为黄原胶0.3%、红枣粉0.9%、水38%、食盐0.3%、食用碱0.2%、熟化时间22.5 min,综合评分为93.26±2.44分。

金属离子对低糖酵母发酵活性的影响

该研究考察了3种金属离子对低糖酵母发酵活力的影响。首先,采用响应面设计法对酵母发酵培养基进行了优化。通过Plackett-Burman设计试验筛选出3个主要因素:镁离子(Mg^(2+))、锌离子(Zn^(2+))、锰离子(Mn^(2+))。在这个基础上应用最陡爬坡路径法逼近最大响应值区域,然后利用响应面分析法确定最佳培养基配方为酵母抽提物(FM888)10 g/L、蛋白胨(FM318)20 g/L、葡萄糖20 g/L、六水合氯化镁6.95 g/L、氯化锌1.78 mg/L、一水合硫酸锰0.069 mg/L。其次,将优化培养基配方应用于低糖酵母发酵,干酵母活力可达426.86 m L/g。经过3次平行试验的验证,实际的平均发酵活力与预测的发酵活力值相近,比优化前提高了24.8%。此研究对低糖酵母的工业化生产具有一定的指导意义。

响应面法优化黑盖木层孔菌菌丝体液体发酵培养基研究

应用Plackett-Burman设计法对影响液体发酵黑盖木层孔菌菌丝体产量的培养基组分进行筛选,确定影响菌丝体产量的关键因素为玉米粉、麸皮和VB1。在此基础上,采用最陡爬坡试验结合Box-Behnken响应面法优化黑盖木层孔菌液体发酵培养基。结果表明:当培养基组分中玉米粉为65 g/L、麸皮为49.31 g/L、VB1为214.61μg/L时,菌丝体产量预测值为10.75 g/L,最佳条件下菌丝体产量可达11.16 g/L,预测值与验证值吻合得较好。

响应面法优化富硒金针菇菌株发酵培养基的研究

用响应面法对富硒金针菇菌株液体发酵培养基进行优化。在供试的碳、氮源中,以单因子方法筛选出玉米淀粉和豆饼粉作为最适碳源和氮源。采用全因子试验法,对KH2PO4、MgSO4·7H2O、玉米淀粉和豆饼粉等4个影响因素的效应进行评价,确定主要影响因子为玉米淀粉和豆饼粉。再用最陡爬坡实验逼近以上2个因素的最大响应区域,最后采用中心组合设计法及响应面分析法,确定了主要影响因素的最佳浓度为玉米淀粉28.8g/L,豆饼粉14.2g/L。

响应面法优化达托霉素发酵培养基的研究

通过Plackett-Burman设计、最陡爬坡设计与响应面设计,对达托霉素发酵培养基进行了优化,并使用De-sign expert 7.0软件对实验结果进行分析。结果表明,培养基各成分中影响达托霉素产量的主要因素是糊精、可溶性淀粉和L-天冬氨酸,其最佳浓度分别为7.0g·L-1、6.66g·L-1、0.4g·L-1,在此条件下,达托霉素的产量达到185.3mg·L-1,较优化前提高了73.7%。

双水相体系萃取分离熊猫豆蛋白质

采用Plackett-Burman(PB)实验、最陡爬坡实验、中心组合设计法对双水相萃取分离熊猫豆蛋白质的条件进行优化。首先,采用Plackett-Burman设计从影响萃取率的7因素中筛选出温度和水相pH两个显著影响因素。在此基础上,通过最陡爬坡实验逼近最大萃取率区域,然后通过中心组合实验对显著因素进行优化。得到最佳萃取条件为:PEG600质量分数为15%、硫酸铵质量分数为20%、氯化钠质量分数为0.05%、蛋白样品溶液加入量4mL,pH7.0,萃取温度为35℃,萃取时间为90min,萃取率可达43.69%,与预测值42.85%接近。说明本优化工艺具有可行性。

采用响应曲面方法优化实验教学测量系统的性能

为了持续提高实验教学的质量,优化测量系统的性能,从质量管理的角度出发,提出了把实验设备纳入测量系统的范畴,探索最优工作点的方法。根据响应曲面方法的原理,分析实验教学测量系统的影响因素,建立测量模型,搜集样本和采集测量数据,分析测量数据的统计特性,从曲面空间中寻找最优工作点,在实际测量中检验最优工作参数,从而获得优化测量系统性能的方案;在模拟信号系统的噪声实验教学测量系统性能的优化中,应用响应曲面法使实验室测量的通过率提高10%。这表明,响应曲面方法在高校实验教学设备的性能优化中是一种有实用价值的方法。