发酵工业培养优化方法

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有产物州窗的特定元家、前体和促进剂以及稳定pH值的缓冲剂等。最后，在大规模?。时、电子动养基用量大，原料应该廉价显得，尽量就近取材，还应有利于下游产物的分离

免和提取

四、发酵工业培养基的优化方法

培养基优化、是指对于特定的微生物，通过实验手段配比和筛选找到一种最适合其生长及发酵的培养基、培养基成分非常复杂，特别是有关微生物发酵的培养基、各种营养物质和生长因子之间的配比以及它们之间的相互作用是非常微妙的。而对特定的微生物，人们希望找到一种最适合其生长及发酵的培养基。在原来的基础上提高发酵产物的产量，以期达到提高发酵产率的目的。发酵培养基的优化在微生物产业化生产中举足轻重，是从实验室到工业生产的必要环节，能否优化出一个好的发酵培养基，是一个发酵产品工业化过程中非常重要

的一步，

(一)常用的优化方法 微生物发酵是一个非常复杂的过程，由于发酵培养基成分众多，且各因素常存在交互作

用。要建立一个准确、满意的理论模型十分困难;培养基优化工作的量大且复杂，许多实验技术和方法都在发酵培养基优化上得到应用。它们以较少的实验次数获得极为丰富的统计信息以确定最佳发酵工艺参数。从而实现高产、优质、低消耗等经济目标，如生物模型，单次

实验设计来完成所有的工作， 实验、全因子法、部分因子法等。但每一种实验设计都有它的优点和缺点，不可能只用一种

1.单次单因子法

实验室进行培养基优化最常用的方法是单次单因子法，这种方法是在假设因素间不存在交互作用的前提下，通过一次改变一个因素的水平面其他因素保持恒定水平，逐个因素进行考察的优化方法，另外，为了精确确定主要影响因子的适宜浓度，也可以进一步进行单因子实验。在实验因素很多的情况下，单次单因子法经常与其他方法结合使用，可用较少的实验找出各因素之间的相互关系，从而较快地确定出培养基各组分的最佳组合。该法的优点是简单，结果明了。该法的主要缺点是忽略了组分间的交互作用，可能会完全丢失最适宜的条件;不能考察因素的主次关系;当考察的实验因素较多时，需要大量的实验和较长的实验周期。

2.多因子实验

(1)正交实验设计正交实验设计是利用正交表来安排与分析多因素实验并利用普通的统计分析方法来分析实验结果的一种设计方法。它是在实验因素的全部水平组合中，挑选部分有代表性的水平组合进行实验的，它能大大减少实验次数，通过对这部分实验结果的分析了解全面实验的情况，从多个因素中分析出哪些是主要的，哪些是次要的，以及它们对实验的影响规律，从而找出较优的工艺条件。

设计正交实验首先要根据问题确定因子和水平，列出因子水平表，其次根据因子水平数选用合适的正交表，设计表头。安排实验，最后对实验结果进行分析，选出较优的“实验条件”，以枯草芽孢杆菌培养基优化为例，枯草芽孢杆菌生长受到多种因素的影响，根据正交设计的原理。利用L()正交表，合理安排实验，即分别安排16个实验组，每实验组三个重复，共18个测试样。接种后测试一次OD值，然后每隔8h再测一次ODu2o值，连续5次。根据测试结果进行统计分析、筛选出枯草芽孢杆菌最佳培养基配方。步骤如下:①根据问题的要求和客观的条件确定因子和水平，列出因子水平表，考察五个因素(葡萄糖、酵号膏、蛋白陈、磷酸二氢钾、碳酸钙)，每个因素取四个水平。水平是因素变化

项目三发额工业培养基的制造与优化 53

的范围(根据现有的资料确定，如无资料可借鉴，应先加宽范围再连步缩小)，具体因素和水平见表3-2

根据因子和水平数选用合适的正交表,设计正交表头，并安排实验，五因子四水平，可选用L(49)正交表，见表3-3,

表3-2 水平表

国素水平 A购格 D请加二氧钾 上硕酸钙

1.9

67 10

40 1.

30e 4. 11.7 10.0 4. 5.0 20 2.S

3

表3-3 正交实验表 C D E

实验量

4

2 3 3

4 1

3

2

3

19

2

3

13 3 4 3

4

16 3 2

③根据正交表给出的实验方案，进行实验:实验及结果见表3-4。

表3-4 正交实验及结果

实验组 A B C D E OD

1 1 0.2055

0.3424

0.4023

1 0.4657

11 9 3 3 2 4 1 4 3 3 4 4 2 1 2 0.4098 0.3156 0.3521 0.3378 0.2989 0.3736

2 3

10

3 4 0.4094

3 Q.3891

3 0.4863

0.7347

0.3617

2

0.4469

41

.234432128

23

14

121

 3

23

32

12143 

-234

24

32

23421

.234

2

.34124321

214

.123

123

234

123

-1234123(

1222

222

44--

211

678