Optimization of the culture medium to maximize menaquinone-7 (MK-7) production by Bacillus subtilis strain KCTC 12392BP in static culture was carried out using statistical experimental methods, including one factor at a time, fractional factorial design, and response surface methodology (RSM). Maltose (carbon source), tryptone (nitrogen source), and glycerol (activator) were identified as the key medium components for MK-7 synthesis by the fractional factorial design, and were selected for statistical optimization by RSM. The statistical analysis indicated that, in the range that was studied, maltose, tryptone, and glycerol were all critical factors having profound effects on the production of MK-7, with their coefficients for linear and quadratic all significant at the p < 0.05 level. The established model was efficient and feasible, with a determination coefficient ($R^2$) of 0.9419. The predicted concentrations of maltose, tryptone, and glycerol in the optimal medium were determined as 36.78, 62.76, and 58.90 g/l, respectively. In this optimized medium, the maximum yield of MK-7 reached a remarkably high level of $71.95{\pm}1.00{\mu}g/ml$ after 9 days of static fermentation, which further verified the practicability of this optimized strategy.
Statistical medium optimization has been carried out for the production of succinic acid in anaerobic fermentations of Actinobacillus succinogenes. Succinic acid utilized as a precursor of many industrially important chemicals is a fourcarbon dicarboxylic acid, biosynthesized as one of the fermentation products of anaerobic metabolism by A. succinogenes. Through OFAT (one factor at a time) experiments, corn steep liquor (CSL), a very cheap agricultural byproduct, was found to have significant effects on enhanced production of succinic acid, when supplemented along with yeast extract. Hence, using these factors including glucose as a carbon/energy source, interactive effects were investigated through $2^n$ full factorial design (FFD) experiments, showing that the concentration of each component (i.e., glucose, yeast extract and CSL) should be higher. Further statistical experiments were conducted along the steepest ascent path, followed by response surface method (RSM) in order to find out optimal concentrations of each constituent. Consequently, optimized concentrations of glucose, yeast extract and CSL were observed to be 180 g/L, 15.08 g/L and 20.75 g/L respectively (10 g/L of $NaHCO_3$ and 100 g/L of $MgCO_3$ to be supplemented as bicarbonate suppliers), with the estimated production level of succinic acid to be 92.9 g/L (about 3.5 fold higher productivity as compared to the initial medium). Notably, the RSM-estimated production level was almost similar to the amount of succinic acid (92.9 g/L vs. 89.1 g/L) produced through the actual fermentation process performed using the statistically optimized production medium.
Abdel-Fattah, Y.R.;El-Enshasy, H.A.;Soliman, N.A.;El-Gendi, H.
Journal of Microbiology and Biotechnology
/
v.19
no.4
/
pp.378-386
/
2009
A sequential optimization strategy, based on statistical experimental designs, is employed to enhance the production of alkaline protease by a Bacillus pseudofirmus local isolate. To screen the bioprocess parameters significantly influencing the alkaline protease activity, a 2-level Plackett-Burman design was applied. Among 15 variables tested, the pH, peptone, and incubation time were selected based on their high positive significant effect on the protease activity. A near-optimum medium formulation was then obtained that increased the protease yield by more than 5-fold. Thereafter, the response surface methodology(RSM) was adopted to acquire the best process conditions among the selected variables, where a 3-level Box-Behnken design was utilized to create a polynomial quadratic model correlating the relationship between the three variables and the protease activity. The optimal combination of the major medium constituents for alkaline protease production, evaluated using the nonlinear optimization algorithm of EXCEL-Solver, was as follows: pH of 9.5, 2% peptone, and incubation time of 60 h. The predicted optimum alkaline protease activity was 3,213 U/ml/min, which was 6.4 times the activity with the basal medium.
In this study, the optimization of culture medium using a Sterigmatomyces elviae mutant was investigated using statistical analysis to increase the cell mass and lactosucrose ($^4G-{\beta}$-D-galactosylsucrose) production. In basal medium, the cell mass and lactosucrose production were 4.12 g/l and 140.91 g/l, respectively. However, because of the low cell mass and lactosucrose production, optimization of culture medium was carried out to increase the cell mass and lactosucrose production. Culture media were optimized by the S. elviae mutant using analysis of variance (ANOVA) and response surface methodology (RSM). Central composite designs using RSM were utilized in this investigation. Quadratic models were obtained for cell mass and lactosucrose production. In the case of cell mass, optimal components of the medium were as follows: sucrose 1.13%, yeast extract 0.99%, bactopeptone 2.96%, and ammonium sulfate 0.40%. The predicted maximum value of cell mass was about 5.20 g/l and its experimental value was 5.08 g/l. In the case of lactosucrose production, optimal components of the medium were as follows: sucrose 0.96%, yeast extract 1.2%, bactopeptone 3.0%, and ammonium sulfate 0.48%. Then, the predicted maximum value of lactosucrose production was about 194.12 g/l and the corresponding experimental value was about 183.78 g/l. Therefore, by culturing using predicted conditions, the real cell mass and lactosucrose production increased to 23.3% and 30.42%, respectively.
The production of E. coli WC7 phytase from a recombinant E. coli strain was optimized using a statistical experimental design approach. Two-level complete factorial designs with seven variables were used for the media optimization. In the first optimization step, the influence of disodium succinate, yeast extract, $K_2HPO_4,\;NH_4H_2PO_4,\;MgSO_4$, NaCl, and trace elements on phytase production was evaluated. As a result, disodium succinate, yeast extract, $NH_4H_2PO_4$, NaCl, and the trace elements were found to have a positive influence on the phytase production, while $K_2HPO_4\;and\;MgSO_4$ had a negative influence. In the second step, the concentrations of disodium succinate and yeast extract were further optimized using central composite designs. The maximum phytase activity obtained was 234 U/ml using 15.9 g/1 disodium succinate, 20 g/1 yeast extract, 5 g/1 K_2HPO_4,\;10 g/1 NH_4H_2PO_4,\;1.5 g/1 MgSO_4$, 4 g/1 NaCl, and 1.5 m1/1 trace elements, which was about a 14-fold increase in comparison with that obtained using the basal medium.
In this study, Bacillus licheniformis cells were immobilized by entrapment in calcium alginate beads and were used for production of alkaline protease by repeated batch process. In order to increase the stability of the beads, the immobilization procedure was optimized by statistical full factorial method, by which three factors including alginate type, calcium chloride concentration, and agitation speed were studied. Optimization of the enzyme production medium, by the Taguchi method, was also studied. The obtained results showed that optimization of the cell immobilization procedure and medium constituents significantly enhanced the production of alkaline protease. In comparison with the free-cell culture in pre-optimized medium, about 7.3-fold higher productivity was resulted after optimization of the overall procedure. Repeated batch mode of operation, using optimized conditions, resulted in continuous production of the alkaline protease for 13 batches in 19 days.
Lipase (triacylglycerol lipase, EC 3.1.1.3) is an enzyme capable of hydrolyzing triacylglycerol, to produce fatty acids and glycerol and reverse the reaction of triacylglycerol synthesis from fatty acids and glycerol through transesterification. Applications of lipase are quite widespread in the industrial sector, including in the detergent, paper, dairy, and food industries, as well as for biodiesel synthesis. Lipases by yeasts have attracted industrial attention because of their fast production times and high stability. In a previous study, a lipase-producing yeast isolate was identified as Zygosaccharomyces mellis SG1.2 and had a productivity of 24.56 U/mg of biomass. This productivity value has the potential to be a new source of lipase, besides Yarrowia lypolitica which has been known as a lipase producer with a productivity of 0.758 U/mg. Lipase production by Z. mellis SG1.2 needs to be increased by optimizing the production medium. The aims of this study were to determine the significant component of the medium for lipase production and methods to increase lipase production using the optimum medium. The two methods used for the statistical optimization of production medium were Taguchi and RSM (Response Surface Methodology). The data obtained were analyzed using Minitab 18 and SPSS 23 software. The most significant factors which affected lipase productivity were olive oil and peptones. The optimum medium composition consisted of 1.02% olive oil, 2.19% peptone, 0.05% MgSO4·7H2O, 0.05% KCl, and 0.2% K2HPO4. The optimum medium was able to increase the lipase productivity of Z. mellis SG1.2 to 1.8-fold times the productivity before optimization.
In this work, mass production of Bacillus licheniformis SCD121067 through medium optimization by statistical experimental method was studied. First, galactose, yeast extract and potassium phosphate dibasic were selected as carbon, nitrogen and phosphate sources for mass production of B. licheniformis SCD121067 by using one factor at a time method. Second, according to the result of Plackett-Burman experimental design, key factors was yeast extract and $K_2HPO$. Finally, the response surface methodology was performed to obtain the optimum concentrations of two selected variables. The optimized medium composition consisted of 20 g/L galactose, 36 g/L yeast extract, 0.41 g/L $K_2HPO4$, 0.25 g/L $Na_2CO_3$, 0.4g/L $MgSO_4$ and 0.01g/L $CaCl_2$. Dry cell weight (15.4 g/L) by optimum production medium were increased 10 times, as compared to that determined with basic production medium (1.5 g/L). Fermentation conditions were examined for the mass production of B. licheniformis. The effect of temperature, agitation speed, pH and aeration rate on the mass production of B. licheniformis were also studied in a batch fermenter which was carried out in a 2.5 L bioreactor with a working volume of 1.5 L containing optimized production medium. As a result, dry cell weight of batch culture was 30.7 g/L at $42^{\circ}C$, 300 rpm, pH 8.0 and 2 vvm.
Joshi Joshi;Sanket Sanket;Yadav Sanjay;Nerurkar Anuradha;Desai Anjana J.
Journal of Microbiology and Biotechnology
/
v.17
no.2
/
pp.313-319
/
2007
The nutritional medium requirement for biosurfactant production by Bacillus licheniformis K51 was optimized. The important medium components, identified by the initial screening method of Plackett-Burman, were $H_3PO_4,\;CaCl_2,H_3BO_3$, and Na-EDTA. Box-Behnken response surface methodology was applied to further optimize biosurfactant production. The optimal concentrations for higher production of biosurfactants were (g/l): glucose, $1.1;NaNO_3,\;4.4;MgSO_4{\cdot}7H_2O,\;0.8;KCl,\;0.4;CaCl_2,\;0.27;H_3PO_4,\;1.0ml/l;\;and\;trace elements\;(mg/l):H_3BO_3,\;0.25;CuSO_4,\;0.6;MnSO_4,\;2.2;Na_{2}MoO_4,\;0.5;ZnSO_4,\;6.0;FeSO_4,\;8.0;CoCL_2,\;1.0;$ and Na-EDTA, 30.0. Using this statistical optimization method, the relative biosurfactant yield as critical micelle dilution (CMD) was increased from $10{\times}\;to\;105{\times}$, which is ten times higher than the non-optimized rich medium.
Thirteen different Streptomyces isolates were evaluated for their ability to produce keratinase using chicken feather as a sole carbon and nitrogen sources under solid state fermentation (SSF). Streptomyces sp. NRC 13S produced the highest keratinase activity [1,792 U/g fermented substrate (fs)]. The phenotypic characterization and analysis of 16S rDNA sequencing of the isolate were studied. Optimization of SSF medium for keratinase production by the local isolate, Streptomyces sp. NRC13S, was carried out using the one-variable-at-a-time and the statistical approaches. In the first optimization step, the effect of incubation period, initial moisture content, initial pH value of the fermentation medium, and supplementation of some agro-industrial by-products on keratinase production were evaluated. The strain produced about 2,310 U/gfs when it grew on chicken feather with moisture content of 75% (w/w), feather: fodder yeast ratio of 70:30 (w/w), and initial pH 7 using phosphate buffer after 8 days. Based on these results, the Box-Behnken design and response surface methodology were applied to find out the optimal conditions for the enzyme production. The corresponding maximal production of keratinase was about 2,569.38 U/gfs.
본 웹사이트에 게시된 이메일 주소가 전자우편 수집 프로그램이나
그 밖의 기술적 장치를 이용하여 무단으로 수집되는 것을 거부하며,
이를 위반시 정보통신망법에 의해 형사 처벌됨을 유념하시기 바랍니다.
[게시일 2004년 10월 1일]
이용약관
제 1 장 총칙
제 1 조 (목적)
이 이용약관은 KoreaScience 홈페이지(이하 “당 사이트”)에서 제공하는 인터넷 서비스(이하 '서비스')의 가입조건 및 이용에 관한 제반 사항과 기타 필요한 사항을 구체적으로 규정함을 목적으로 합니다.
제 2 조 (용어의 정의)
① "이용자"라 함은 당 사이트에 접속하여 이 약관에 따라 당 사이트가 제공하는 서비스를 받는 회원 및 비회원을
말합니다.
② "회원"이라 함은 서비스를 이용하기 위하여 당 사이트에 개인정보를 제공하여 아이디(ID)와 비밀번호를 부여
받은 자를 말합니다.
③ "회원 아이디(ID)"라 함은 회원의 식별 및 서비스 이용을 위하여 자신이 선정한 문자 및 숫자의 조합을
말합니다.
④ "비밀번호(패스워드)"라 함은 회원이 자신의 비밀보호를 위하여 선정한 문자 및 숫자의 조합을 말합니다.
제 3 조 (이용약관의 효력 및 변경)
① 이 약관은 당 사이트에 게시하거나 기타의 방법으로 회원에게 공지함으로써 효력이 발생합니다.
② 당 사이트는 이 약관을 개정할 경우에 적용일자 및 개정사유를 명시하여 현행 약관과 함께 당 사이트의
초기화면에 그 적용일자 7일 이전부터 적용일자 전일까지 공지합니다. 다만, 회원에게 불리하게 약관내용을
변경하는 경우에는 최소한 30일 이상의 사전 유예기간을 두고 공지합니다. 이 경우 당 사이트는 개정 전
내용과 개정 후 내용을 명확하게 비교하여 이용자가 알기 쉽도록 표시합니다.
제 4 조(약관 외 준칙)
① 이 약관은 당 사이트가 제공하는 서비스에 관한 이용안내와 함께 적용됩니다.
② 이 약관에 명시되지 아니한 사항은 관계법령의 규정이 적용됩니다.
제 2 장 이용계약의 체결
제 5 조 (이용계약의 성립 등)
① 이용계약은 이용고객이 당 사이트가 정한 약관에 「동의합니다」를 선택하고, 당 사이트가 정한
온라인신청양식을 작성하여 서비스 이용을 신청한 후, 당 사이트가 이를 승낙함으로써 성립합니다.
② 제1항의 승낙은 당 사이트가 제공하는 과학기술정보검색, 맞춤정보, 서지정보 등 다른 서비스의 이용승낙을
포함합니다.
제 6 조 (회원가입)
서비스를 이용하고자 하는 고객은 당 사이트에서 정한 회원가입양식에 개인정보를 기재하여 가입을 하여야 합니다.
제 7 조 (개인정보의 보호 및 사용)
당 사이트는 관계법령이 정하는 바에 따라 회원 등록정보를 포함한 회원의 개인정보를 보호하기 위해 노력합니다. 회원 개인정보의 보호 및 사용에 대해서는 관련법령 및 당 사이트의 개인정보 보호정책이 적용됩니다.
제 8 조 (이용 신청의 승낙과 제한)
① 당 사이트는 제6조의 규정에 의한 이용신청고객에 대하여 서비스 이용을 승낙합니다.
② 당 사이트는 아래사항에 해당하는 경우에 대해서 승낙하지 아니 합니다.
- 이용계약 신청서의 내용을 허위로 기재한 경우
- 기타 규정한 제반사항을 위반하며 신청하는 경우
제 9 조 (회원 ID 부여 및 변경 등)
① 당 사이트는 이용고객에 대하여 약관에 정하는 바에 따라 자신이 선정한 회원 ID를 부여합니다.
② 회원 ID는 원칙적으로 변경이 불가하며 부득이한 사유로 인하여 변경 하고자 하는 경우에는 해당 ID를
해지하고 재가입해야 합니다.
③ 기타 회원 개인정보 관리 및 변경 등에 관한 사항은 서비스별 안내에 정하는 바에 의합니다.
제 3 장 계약 당사자의 의무
제 10 조 (KISTI의 의무)
① 당 사이트는 이용고객이 희망한 서비스 제공 개시일에 특별한 사정이 없는 한 서비스를 이용할 수 있도록
하여야 합니다.
② 당 사이트는 개인정보 보호를 위해 보안시스템을 구축하며 개인정보 보호정책을 공시하고 준수합니다.
③ 당 사이트는 회원으로부터 제기되는 의견이나 불만이 정당하다고 객관적으로 인정될 경우에는 적절한 절차를
거쳐 즉시 처리하여야 합니다. 다만, 즉시 처리가 곤란한 경우는 회원에게 그 사유와 처리일정을 통보하여야
합니다.
제 11 조 (회원의 의무)
① 이용자는 회원가입 신청 또는 회원정보 변경 시 실명으로 모든 사항을 사실에 근거하여 작성하여야 하며,
허위 또는 타인의 정보를 등록할 경우 일체의 권리를 주장할 수 없습니다.
② 당 사이트가 관계법령 및 개인정보 보호정책에 의거하여 그 책임을 지는 경우를 제외하고 회원에게 부여된
ID의 비밀번호 관리소홀, 부정사용에 의하여 발생하는 모든 결과에 대한 책임은 회원에게 있습니다.
③ 회원은 당 사이트 및 제 3자의 지적 재산권을 침해해서는 안 됩니다.
제 4 장 서비스의 이용
제 12 조 (서비스 이용 시간)
① 서비스 이용은 당 사이트의 업무상 또는 기술상 특별한 지장이 없는 한 연중무휴, 1일 24시간 운영을
원칙으로 합니다. 단, 당 사이트는 시스템 정기점검, 증설 및 교체를 위해 당 사이트가 정한 날이나 시간에
서비스를 일시 중단할 수 있으며, 예정되어 있는 작업으로 인한 서비스 일시중단은 당 사이트 홈페이지를
통해 사전에 공지합니다.
② 당 사이트는 서비스를 특정범위로 분할하여 각 범위별로 이용가능시간을 별도로 지정할 수 있습니다. 다만
이 경우 그 내용을 공지합니다.
제 13 조 (홈페이지 저작권)
① NDSL에서 제공하는 모든 저작물의 저작권은 원저작자에게 있으며, KISTI는 복제/배포/전송권을 확보하고
있습니다.
② NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 상업적 및 기타 영리목적으로 복제/배포/전송할 경우 사전에 KISTI의 허락을
받아야 합니다.
③ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 보도, 비평, 교육, 연구 등을 위하여 정당한 범위 안에서 공정한 관행에
합치되게 인용할 수 있습니다.
④ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 무단 복제, 전송, 배포 기타 저작권법에 위반되는 방법으로 이용할 경우
저작권법 제136조에 따라 5년 이하의 징역 또는 5천만 원 이하의 벌금에 처해질 수 있습니다.
제 14 조 (유료서비스)
① 당 사이트 및 협력기관이 정한 유료서비스(원문복사 등)는 별도로 정해진 바에 따르며, 변경사항은 시행 전에
당 사이트 홈페이지를 통하여 회원에게 공지합니다.
② 유료서비스를 이용하려는 회원은 정해진 요금체계에 따라 요금을 납부해야 합니다.
제 5 장 계약 해지 및 이용 제한
제 15 조 (계약 해지)
회원이 이용계약을 해지하고자 하는 때에는 [가입해지] 메뉴를 이용해 직접 해지해야 합니다.
제 16 조 (서비스 이용제한)
① 당 사이트는 회원이 서비스 이용내용에 있어서 본 약관 제 11조 내용을 위반하거나, 다음 각 호에 해당하는
경우 서비스 이용을 제한할 수 있습니다.
- 2년 이상 서비스를 이용한 적이 없는 경우
- 기타 정상적인 서비스 운영에 방해가 될 경우
② 상기 이용제한 규정에 따라 서비스를 이용하는 회원에게 서비스 이용에 대하여 별도 공지 없이 서비스 이용의
일시정지, 이용계약 해지 할 수 있습니다.
제 17 조 (전자우편주소 수집 금지)
회원은 전자우편주소 추출기 등을 이용하여 전자우편주소를 수집 또는 제3자에게 제공할 수 없습니다.
제 6 장 손해배상 및 기타사항
제 18 조 (손해배상)
당 사이트는 무료로 제공되는 서비스와 관련하여 회원에게 어떠한 손해가 발생하더라도 당 사이트가 고의 또는 과실로 인한 손해발생을 제외하고는 이에 대하여 책임을 부담하지 아니합니다.
제 19 조 (관할 법원)
서비스 이용으로 발생한 분쟁에 대해 소송이 제기되는 경우 민사 소송법상의 관할 법원에 제기합니다.
[부 칙]
1. (시행일) 이 약관은 2016년 9월 5일부터 적용되며, 종전 약관은 본 약관으로 대체되며, 개정된 약관의 적용일 이전 가입자도 개정된 약관의 적용을 받습니다.