中国农学通报 ›› 2025, Vol. 41 ›› Issue (20): 67-73.doi: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb2024-0550
潘冬梅1(), 刘振学1, 杨传伦1, 王红霞1, 苏士岗1, 刘结磊1, 马娜娜1, 部丽群2, 王建平1, 张雪飞1, 韩滨鹏1, 成鲁南1
收稿日期:
2024-08-27
修回日期:
2024-10-15
出版日期:
2025-07-15
发布日期:
2025-07-21
作者简介:
潘冬梅,女,1981年出生,高级工程师,硕士,研究方向:食品微生物。通信地址:256500 山东省滨州市博兴县黄河三角洲京博化工研究院有限公司,Tel:0543-2874092,E-mail:149990764@qq.com。
基金资助:
PAN Dongmei1(), LIU Zhenxue1, YANG Chuanlun1, WANG Hongxia1, SU Shigang1, LIU Jielei1, MA Nana1, BU Liqun2, WANG Jianping1, ZHANG Xuefei1, HAN Binpeng1, CHENG Lunan1
Received:
2024-08-27
Revised:
2024-10-15
Published:
2025-07-15
Online:
2025-07-21
摘要:
本研究旨在提高红曲色素色价,为红曲色素的广泛应用提供技术支持。通过单因素实验结合响应面法(RSM)对红曲霉液体发酵培养基进行优化。首先通过单因素实验筛选出葡萄糖、蛋白胨和磷酸二氢钾为关键影响因素;随后利用Plackett-Burman实验和最陡爬坡实验确定各因素最佳响应区间;最终通过Box-Behnken实验优化得到最优培养基配方:葡萄糖59.3 g/L、蛋白胨30.5 g/L、磷酸二氢钾0.8 g/L、硫酸镁1.0 g/L、硫酸锌0.1 g/L;在此条件下,红曲色素色价最高值为268.49 U/mL,是优化前的3.23倍。研究表明,响应面法可高效优化优化培养基,显著提高红曲色素产量,为其工业化应用提供理论依据。
潘冬梅, 刘振学, 杨传伦, 王红霞, 苏士岗, 刘结磊, 马娜娜, 部丽群, 王建平, 张雪飞, 韩滨鹏, 成鲁南. 红曲霉生产红曲色素液体培养基优化[J]. 中国农学通报, 2025, 41(20): 67-73.
PAN Dongmei, LIU Zhenxue, YANG Chuanlun, WANG Hongxia, SU Shigang, LIU Jielei, MA Nana, BU Liqun, WANG Jianping, ZHANG Xuefei, HAN Binpeng, CHENG Lunan. Optimization of Liquid Medium for Monascus Pigments Production by Monascus purpureus Fermentation[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2025, 41(20): 67-73.
实验号 | A | B | C | D | E | 色价/(U/mL) |
---|---|---|---|---|---|---|
1 | -1 | -1 | -1 | -1 | -1 | 102.72 |
2 | -1 | 1 | -1 | 1 | 1 | 153.47 |
3 | 1 | -1 | -1 | -1 | 1 | 127.51 |
4 | -1 | 1 | 1 | 1 | -1 | 139.51 |
5 | 1 | 1 | -1 | 1 | 1 | 182.18 |
6 | -1 | 1 | 1 | -1 | 1 | 140.39 |
7 | -1 | -1 | -1 | 1 | -1 | 123.55 |
8 | 1 | -1 | 1 | 1 | -1 | 118.24 |
9 | -1 | -1 | 1 | -1 | 1 | 92.36 |
10 | 1 | 1 | 1 | -1 | -1 | 130.17 |
11 | 1 | 1 | -1 | -1 | -1 | 167.78 |
12 | 1 | -1 | 1 | 1 | 1 | 119.63 |
实验号 | A | B | C | D | E | 色价/(U/mL) |
---|---|---|---|---|---|---|
1 | -1 | -1 | -1 | -1 | -1 | 102.72 |
2 | -1 | 1 | -1 | 1 | 1 | 153.47 |
3 | 1 | -1 | -1 | -1 | 1 | 127.51 |
4 | -1 | 1 | 1 | 1 | -1 | 139.51 |
5 | 1 | 1 | -1 | 1 | 1 | 182.18 |
6 | -1 | 1 | 1 | -1 | 1 | 140.39 |
7 | -1 | -1 | -1 | 1 | -1 | 123.55 |
8 | 1 | -1 | 1 | 1 | -1 | 118.24 |
9 | -1 | -1 | 1 | -1 | 1 | 92.36 |
10 | 1 | 1 | 1 | -1 | -1 | 130.17 |
11 | 1 | 1 | -1 | -1 | -1 | 167.78 |
12 | 1 | -1 | 1 | 1 | 1 | 119.63 |
因素 | 平方和 | 自由度 | 均方 | F值 | P值 | 显著性 |
---|---|---|---|---|---|---|
模型 | 6823.68 | 5 | 1364.74 | 20.04 | 0.0011 | 显著 |
A | 734.30 | 1 | 734.30 | 10.78 | 0.0167 | 显著 |
B | 4375.05 | 1 | 4375.05 | 64.25 | 0.0002 | 显著 |
C | 1146.02 | 1 | 1146.02 | 16.83 | 0.0066 | 显著 |
D | 472.38 | 1 | 472.38 | 6.94 | 0.0389 | 显著 |
E | 95.94 | 1 | 95.94 | 1.41 | 0.2801 | 不显著 |
因素 | 平方和 | 自由度 | 均方 | F值 | P值 | 显著性 |
---|---|---|---|---|---|---|
模型 | 6823.68 | 5 | 1364.74 | 20.04 | 0.0011 | 显著 |
A | 734.30 | 1 | 734.30 | 10.78 | 0.0167 | 显著 |
B | 4375.05 | 1 | 4375.05 | 64.25 | 0.0002 | 显著 |
C | 1146.02 | 1 | 1146.02 | 16.83 | 0.0066 | 显著 |
D | 472.38 | 1 | 472.38 | 6.94 | 0.0389 | 显著 |
E | 95.94 | 1 | 95.94 | 1.41 | 0.2801 | 不显著 |
实验号 | 葡萄糖/(g/L) | 蛋白胨/(g/L) | 磷酸二氢钾/(g/L) | 色价/(U/mL) |
---|---|---|---|---|
1 | 50.0 | 25.0 | 1.0 | 196.33 |
2 | 55.0 | 27.5 | 0.9 | 222.39 |
3 | 60.0 | 30.0 | 0.8 | 273.52 |
4 | 65.0 | 32.5 | 0.7 | 217.16 |
5 | 70.0 | 35.0 | 0.6 | 195.24 |
6 | 75.0 | 37.5 | 0.5 | 86.71 |
实验号 | 葡萄糖/(g/L) | 蛋白胨/(g/L) | 磷酸二氢钾/(g/L) | 色价/(U/mL) |
---|---|---|---|---|
1 | 50.0 | 25.0 | 1.0 | 196.33 |
2 | 55.0 | 27.5 | 0.9 | 222.39 |
3 | 60.0 | 30.0 | 0.8 | 273.52 |
4 | 65.0 | 32.5 | 0.7 | 217.16 |
5 | 70.0 | 35.0 | 0.6 | 195.24 |
6 | 75.0 | 37.5 | 0.5 | 86.71 |
实验号 | A | B | C | 色价/(U/mL) |
---|---|---|---|---|
1 | -1 | 0 | -1 | 239.24 |
2 | 0 | 0 | 0 | 257.42 |
3 | 1 | 1 | 0 | 240.53 |
4 | 0 | 1 | -1 | 247.11 |
5 | 0 | 0 | 0 | 263.97 |
6 | 0 | -1 | -1 | 217.15 |
7 | 0 | 1 | 1 | 239.24 |
8 | 1 | -1 | 0 | 185.97 |
9 | -1 | 0 | 1 | 237.96 |
10 | 1 | 0 | -1 | 206.71 |
11 | -1 | 1 | 0 | 222.36 |
12 | -1 | -1 | 0 | 239.25 |
13 | 0 | 0 | 0 | 275.62 |
14 | 0 | -1 | 1 | 226.23 |
15 | 0 | 0 | 0 | 267.83 |
16 | 0 | 0 | 0 | 265.29 |
17 | 1 | 0 | 1 | 221.57 |
实验号 | A | B | C | 色价/(U/mL) |
---|---|---|---|---|
1 | -1 | 0 | -1 | 239.24 |
2 | 0 | 0 | 0 | 257.42 |
3 | 1 | 1 | 0 | 240.53 |
4 | 0 | 1 | -1 | 247.11 |
5 | 0 | 0 | 0 | 263.97 |
6 | 0 | -1 | -1 | 217.15 |
7 | 0 | 1 | 1 | 239.24 |
8 | 1 | -1 | 0 | 185.97 |
9 | -1 | 0 | 1 | 237.96 |
10 | 1 | 0 | -1 | 206.71 |
11 | -1 | 1 | 0 | 222.36 |
12 | -1 | -1 | 0 | 239.25 |
13 | 0 | 0 | 0 | 275.62 |
14 | 0 | -1 | 1 | 226.23 |
15 | 0 | 0 | 0 | 267.83 |
16 | 0 | 0 | 0 | 265.29 |
17 | 1 | 0 | 1 | 221.57 |
方差来源 | 平方和 | 自由度 | 均方 | F值 | P值 | 显著性 |
---|---|---|---|---|---|---|
模型 | 8745.57 | 9 | 971.73 | 30.83 | <0.0001 | 显著 |
A | 882.63 | 1 | 882.63 | 28.01 | 0.0011 | 显著 |
B | 812.85 | 1 | 812.85 | 25.79 | 0.0014 | 显著 |
C | 27.34 | 1 | 27.34 | 0.87 | 0.3826 | 不显著 |
AB | 1276.28 | 1 | 1276.28 | 40.50 | 0.0004 | 显著 |
AC | 65.12 | 1 | 65.12 | 2.07 | 0.1937 | 不显著 |
BC | 71.83 | 1 | 71.83 | 2.28 | 0.1749 | 不显著 |
A2 | 2638.00 | 1 | 2638.00 | 83.70 | <0.0001 | 显著 |
B2 | 1514.88 | 1 | 1514.88 | 48.07 | 0.0002 | 显著 |
C2 | 900.65 | 1 | 900.65 | 28.58 | 0.0011 | 显著 |
残差 | 220.61 | 7 | 31.52 | |||
失拟项 | 46.48 | 3 | 15.49 | 0.36 | 0.7888 | 不显著 |
纯误差 | 174.13 | 4 | 43.53 | |||
总离差 | 8966.18 | 16 |
方差来源 | 平方和 | 自由度 | 均方 | F值 | P值 | 显著性 |
---|---|---|---|---|---|---|
模型 | 8745.57 | 9 | 971.73 | 30.83 | <0.0001 | 显著 |
A | 882.63 | 1 | 882.63 | 28.01 | 0.0011 | 显著 |
B | 812.85 | 1 | 812.85 | 25.79 | 0.0014 | 显著 |
C | 27.34 | 1 | 27.34 | 0.87 | 0.3826 | 不显著 |
AB | 1276.28 | 1 | 1276.28 | 40.50 | 0.0004 | 显著 |
AC | 65.12 | 1 | 65.12 | 2.07 | 0.1937 | 不显著 |
BC | 71.83 | 1 | 71.83 | 2.28 | 0.1749 | 不显著 |
A2 | 2638.00 | 1 | 2638.00 | 83.70 | <0.0001 | 显著 |
B2 | 1514.88 | 1 | 1514.88 | 48.07 | 0.0002 | 显著 |
C2 | 900.65 | 1 | 900.65 | 28.58 | 0.0011 | 显著 |
残差 | 220.61 | 7 | 31.52 | |||
失拟项 | 46.48 | 3 | 15.49 | 0.36 | 0.7888 | 不显著 |
纯误差 | 174.13 | 4 | 43.53 | |||
总离差 | 8966.18 | 16 |
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