Minitab软件在多杀菌素发酵条件优化中的应用

1、Minitab软件在多杀菌素发酵条件优化中的应用【关键词】多杀菌素；initab软件；响应面方法(RS)；优化KEYRDSSpinsad;initabsftare;Respnsesurfaeethds;Ferentatinptiizatin1材料和方法1.1菌种1.2培养基初始发酵培养基(g/L)葡萄糖60，麦芽糖10，棉籽粉20，玉米浆15，硫酸锌0.2，硫酸铵1.5，a35；pH7.07.5(用NaH调节)。1.3培养方法(1)菌种活化和种子培养将4保藏的斜面菌种转接到新颖的斜面上，30生化培养箱中培养710d；取一环斜面活化菌种接入30l种子培养基，在30温度下220r/in摇床中振荡培

2、养60h。(2)发酵培养取种子培养液以10%的接种量接入30l发酵培养基，在30温度下220r/in摇床中振荡培养7d，每个样品做3个平行样，结果取平均值。摇瓶培养实验的装液量均为30l的培养基于250l的锥形瓶中。1.4产物检测方法取5.0l同批发酵液，参加5.0l甲醇，充分振荡，超声波处理15in，室温浸提12h；5000r/in离心10in；取上清液经0.45微孔滤膜过滤后进展高效液相色谱分析(HPL)。色谱柱为LabAlliane18反相柱(2504.6，5)；检测器为UV检测器(del500，美国)，波长246n；流动相为甲醇乙腈乙酸铵水溶液(1%，/v)=40555(v/v)；流速

3、：1.0l/in；柱温：30；进样量：20l。1.5响应面方法设计实验在initab软件中，按照initabStatDEFatrialAnalyzeFatrialDesign的顺序对实验结果进展分析。(2)中心组合实验设计和结果分析方法在initab软件中，按照initabStatDERespnseSurfaereateRespnseSurfaeDesignentralpsite的顺序，对PB实验挑选得到的显著性因素进一步优化，进展4因素5程度的31组中心组合设计实验，设计实验的中心点编码为0，0，0，0，实验的实际浓度选取PB实验中上下程度浓度的中点值，即葡萄糖70g/L，棉籽粉25g/L，

4、玉米浆15g/L，初始pH7.2，其余的非显著因素浓度取初始培养基的配方值。2结果与讨论按照1.5(1)的实验设计方法考察葡萄糖(X1)，麦芽糖(X2)，棉籽粉(X3)，玉米浆(X4)，硫酸锌(X5)，硫酸铵(X6)，接种量(X7)和初始pH(X8)8个因素对响应值Y(多杀菌素产量)的影响，各因素的程度和实验结果见Tab.1和Tab.2。按1.5(1)的方法对实验数据进展分析，得到各因素对响应值的影响效应如Tab.3所示。从Tab.3可以看出，在多杀菌素的发酵消费中，X1、X3、X4和X8是主要的影响因素，在95%的概率程度上影响显著。X2和X5的影响为负效应，应当取其低程度，X6和X7的影响

5、为正效应，取其高程度，因此根据PB实验结果可以初步确定非显著影响因素的程度：即麦芽糖10g/L，硫酸锌0.2g/L，硫酸铵1.5g/L，接种量10%。2.2中心组合实验设计及结果按照1.5(2)确定的各因素编码程度和实验设计方法设计中心组合实验，各因素编码程度及实验结果分别见Tab.4和Tab.5。2.3响应面分析利用initab软件，按照initabStatDERespnseSurfaeAnalyzeRespnseSurfaeDesign的顺序，对中心组合设计实验结果进展响应面分析，分析结果见Tab.6所示。从表Tab.6中可以看出，X1、X2、X3和X4即葡萄糖、棉籽粉、玉米浆和初始pH四

6、个因素对多杀菌素产量都有显著的影响，而且线性和曲面效应都很显著。2.4响应面方程的建立根据实验分析结果得到的各因素效应系数，建立多杀菌素产量对四个显著影响因素的多元二次方程，如式(1)所示。对方程进展方差分析结果见Tab.7所示。Y=-21046+106.803333+83.780771+159.691778+4294.930804-0.767869+0.380000-2.134358+0.070000+0.115625-1.170108-1.825000-0.104167-17.953125-274.605655(1)该回归方程的相关系数为R2=0.970，只有3%的数值失拟，说明该模型方程

7、可以较好的用于多杀菌素的发酵培养基组分及其产量的预测。从回归方程的方差分析可以看出，模型的回归效果高度显著，说明该模型可以很好的拟合实验数据，另外，回归方程的一次项、二次项的影响显著，说明RS法所选的因素对多杀菌素产量影响的效应显著。在initab软件中，按照initabStatDERespnseSurfaenturSurfae(irefrae)Plts的顺序，设置不同的因素，就可得到软件自动生成的响应值与任意两个因素关系的响应面图和对应的等高线图，Fig.1给出了多杀菌素产量与葡萄糖浓度以及玉米浆浓度的响应面图和等高线图。由initab软件中2因素响应面图可以看出，在实验范围内，多杀菌素产量

8、存在最大值。对所得的回归方程分别求四个变量的一阶偏导数,并令其为0，得到四元一次方程组,求解即可得到多杀菌素产量获得最大值时的最正确培养条件：葡萄糖浓度68.5g/L，棉籽粉浓度26.0g/L，玉米浆浓度17.8g/L，初始pH7.0，此时多杀菌素产量为168g/L。2.5回归模型实验验证经过实验设计和结果分析得到优化培养基配方(g/L)：葡萄糖68.5，麦芽糖10，棉籽粉26.0，玉米浆17.8，牛肉膏2.0，硫酸锌0.2，硫酸铵1.5，a35。培养条件：接种量10%，初始pH7.0，摇床转速220r/in，培养7d。在此培养条件下进展多杀菌素的发酵实验，得到多杀菌素的产量为175g/L，与

9、优化前(120g/L)相比产量进步了45.8%，与模型预测值168g/L之间的误差5%。3结论(1)采用响应面方法(RS)对初始发酵培养基进展优化后的发酵培养基为(g/L)葡萄糖68.5，麦芽糖10，棉籽粉26.0，玉米浆17.8，牛肉膏2.0，硫酸锌0.2，硫酸铵1.5，a35。培养条件为接种量10%，初始pH7.0，摇床转速220r/in，培养7d。在此培养条件下进展多杀菌素的发酵实验，得到多杀菌素的产量为175g/L，与优化前(120g/L)相比产量进步了45.8%。(2)将initab软件用于生物农药发酵培养条件的优化中，集实验设计、结果数值分析、图表直观分析、模型方程回归于一体，表达

10、了一种工具多种功能利用的时效性，不但减少了工作量，使实验设计和分析简单Nte:1:nentratinfSpinsad;2:nentratinfGluse;3:nentratinfrnSteepLiquidFig.13Dandisrespnsenturpltfrespnsesurfaefuntin化，而且获得了较传统优化方法更好的实验结果，为多杀菌素等抗生素发酵培养条件优化软件的应用提供了新的思路。【参考文献】1arsnG,TruhleJT，.Effetfinsetiidesneleryinsets1995J.ArthrpdanagTests,1997,22:117.2RileyDG.Evalu

11、atinfinsetiidetreatentsnabbageJ.ArthrpdanagTests,1998,23:82.3Kevinanner,BlairVHelsnandBrendaJHarris.Labratryandfieldevaluatinfspinsadagainstthegypsyth,LyantriadisparJ.PestanagSi,2000,56(10):855860.4ShnverJR,LarsnLL.LabratryativityfspinsadnnntargetbenefiialarthrpdsJ.ArthrpdanagTests,1995,20(5):357.5ruseGD,SparksT,ShnverJ,etal.ReentadvanesintheheistryfspinsynsJ.PestanagSi,2001,57(2):177185.6JnesT,DupreeS,HarrisR.Theeffiayfspinsadagainsttheesternflerthrips,Frankliniellaidentalis,anditsipatnassiatedbilgialntrlagentsngre