菌株MY02发酵培养基的优化设计
酵母菌发酵培养基优化要点
27.0 8.7 B>A>D>C B3 C3 A2B3C3D1
若某一因素k3或者k1 最大，则说明所选择的该因素的水 平范围不合适， 如：对于因素C，k3最大，说明因素水平表 中所设计的最高水平0.6% 不一定为最佳。如果该因素的R值 较大，影响较显著，则必须进行重复实验或对照实验。 其中对照实验条件应为： 试验1： A2 B2 C3 试验2： A2 B2 C4 C4应大于C3 对照两者的结果，若试验1结果值大于试验2，则试验1 条件即为最优化条件。若试验2结果值大于试验1，则应再改 变因素C的水平，继续做对照实验，直至达最佳结果。
本实验以菌体生物量为指标，用四因素三水
平的正交试验确定酵母菌的最优培养基。
实验步骤
一、培养基的配制
1.将葡萄糖、蔗糖、酵母提取粉、KH2PO4作为培养基的主要 影响因素，每一因素设定3个水平，进行四因素三水平的正交 试验，试验设计如表1
表1 正交试验表设计
因素水平 A葡萄糖 /% 1 1.0 2 3 2.0 3.0
C
结果
X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7 X8 X9
(X1+X4+X7)/3 (X2+X5+X8)/3 (X3+X6+X9)/3
(X1+X5+X9)/3 (X2+X6+X7)/3 (X3+X4+X8)/3
极差
K最大- K最小
K最大- K最小
K最大- K最小
B ：然后对计算结果进行分析，分析各因素的主次和影响趋 势，找到最优试验方案。 比较RA 、RB、RC值，R值越大的因素，影响越大，控 制要越严格，R值越小的因素，影响越小。 对每一个因素，选择K值最大的水平为最佳条件。如对 于因素A 淀粉，若k2>K1>k3 ，即k2最大，根据因素水平表中 的设计，其水平为7%。表明7%为最佳的淀粉浓度。对于因 素B ，k2最大，对于因素C ，k3最大。 则实验的最佳实验条件为： A2 B2 C3，即最佳实验条件 为：淀粉为7%，黄豆饼粉5%，蛋白胨0.6%
培养基优化设计
课程设计说明书课程名称：新编生物工艺学设计题目: 培养基优化设计院系：生物与食品工程学院学生姓名：学号：2专业班级：08生物技术指导教师：关现军2011 年6月3 日课程设计任务书目录1.摘要················································页码2.关键字··············································页码3.设计背景············································页码3.1培养基简介···········································页码3.2培养基优化设计的重用意义····························页码4 设计方案·················································页码 4.1原材料制备···········································页码 4.2菌种的选择···········································页码 4.3营养因子的比例设·····································页码4.4理化条件控制············································页码4.5总工艺流程列叙········································页码5 预期结果················································页码6 方案实施时可能出现的问题与对策·······························页码7 设计感受·················································页码7.1 关于本方案···················································页码 7.2 关于自我·····················································页码8参考文献··················································页码.1 摘要以改良ＭＲＳ发酵培养基为墓础，选择玉米浆、牛肉膏、乳糖、番茄汁、际蛋白陈等７个营养因子增菌培养乳酸菌进行优化。
培养基优化毕业设计
培养基优化毕业设计一、引言在生物科学领域的研究中，培养基扮演着非常重要的角色。
培养基是提供营养物质和环境条件的基质，用于维持细胞、组织或微生物的生长和繁殖。
优化培养基对于毕业设计的顺利进行具有重要意义。
本文将就培养基优化在毕业设计中的应用进行讨论。
二、培养基的组成2.1 基本组分培养基的基本组分主要包括碳源、氮源、矿质盐、生长因子等。
其中，碳源和氮源是细胞生长和代谢的基础。
合适的矿质盐和生长因子可以提供细胞所需的微量元素和必需物质。
2.2 pH值的调控培养基的pH值对于细胞的生长和代谢活动至关重要。
不同的微生物和细胞系对于pH值的要求有所不同。
因此，在培养基优化中，合理调节pH值是必要的。
2.3 温度和气氛条件温度和气氛条件对于细胞的生长和代谢也具有重要影响。
不同的细胞类型和微生物需要在适宜的温度和气氛条件下进行培养。
因此，毕业设计中的培养基优化也需要考虑到这些因素。
三、培养基优化的方法3.1 组件优化通过调整培养基中碳源、氮源、矿质盐等组分的比例，可以优化培养基的配方，使其适合特定的细胞或微生物的生长要求。
优化组分比例可以提高培养基的效果，促进细胞的生长和代谢。
3.2 pH值调节方法pH值的调节可以通过添加缓冲液或调整培养基中酸碱度的组分来实现。
对于不同的细胞和微生物，选择合适的pH调节方法非常重要。
可通过试错法或在文献中查阅相关资料来确定适宜的pH范围。
3.3 温度和气氛条件的控制温度和气氛条件的控制可以通过使用恒温箱、调节培养基中的气体组分等方法来实现。
合适的温度和气氛条件可以提供适宜的环境，促进细胞的增殖和代谢。
3.4 使用特定培养基根据不同细胞类型和微生物的特点，选择特定的培养基也是一种有效的优化方法。
有些细胞和微生物对某些特殊组分有特殊需求，使用特定培养基可以更好地满足它们的生长要求。
四、优化培养基的意义优化培养基对于毕业设计具有重要意义：1.提高实验效果：优化培养基可以为实验提供更适宜的环境，促进细胞的生长和代谢，从而提高实验的效果。
实验二 生产菌株发酵条件的优化 - 副本
实验二生产菌株发酵条件的优化实验时间：10.23 10.25 实验班级：生物1601B 实验组号： 6实验报告人：同组成员：刘文白李仕清1、实验目的（1）了解发酵条件对产物形成的影响，用单因子试验找出筛选所得菌株的最佳发酵条件。
（2）掌握发酵培养基的配制原则，熟悉用正交试验优化发酵培养基的方法。
2、实验原理发酵条件对产物的形成有着非常重要的影响，其中培养基pH、培养温度和通气状况是三类最主要的发酵条件。
培养基pH 一般指灭菌前的pH，可通过酸碱调节来控制，由于发酵过程中pH会不断改变，所以最好用缓冲溶液来调节；通气状况可用培养基装量和摇床转速来衡量，另外，瓶口布的厚薄也会影响到氧气的传递，为了防止杂菌污染，瓶口布以8层纱布为好。
发酵培养基是指大生产时所用的培养基，由于发酵产物中一般含有较高比例的碳元素，因此培养基中的碳源含量也应该比种子培养基中高，如果产物的含氮量高，还应增加培养基中的氮源比例。
但必须注意培养基的渗透压，如果渗透压太高，又会反过来抑制微生物的生长，在这种情况下可考虑用流加的方法逐步加入碳氮源。
培养基组分对发酵起着关键性的影响作用。
工业发酵培养基与菌种筛选时所用的培养基不同，一般以经济节约为主要原则，因此常用廉价的农副产品为原料。
选择碳源时常用山芋粉、麸支、玉米粉等代替淀粉。
而用豆饼粉、黄豆粉等作为氮源。
此外，还应考虑所选原料不至于影响下游的分离提取工作。
由于这些天然原料的组分复杂，不同批次的原料成分各不相同，在进行发酵前必须进行培养基的优化试验。
发酵培养基中的原料多是大分子物质，微生物一般不能直接吸收，必须通过胞外酶的作用后才能被利用，所以是一些“迟效性”营养物质。
而微生物分泌的胞外酶有不少是诱导酶，为了使发酵起始阶段微生物能快速繁殖，可适当在培养基中添加一些速效营养物。
3、实验材料（1）菌种筛选得到的高产α-淀粉酶的枯草芽孢杆菌（2）培养基①种子培养基肉汤培养基：牛肉膏0.5g，蛋白胨1g，NaCl 0.5g，蒸馏水100mL，pH7.2～7.4，121℃灭菌20Min。
培养基的优化策略
培养基的优化策略1试验设计在工业化发酵生产中，发酵培养基的设计是十分重要的，因为培养基的成分对产物浓度、菌体生长都有重要的影响。
实验设计方法发展至今可供人们根据实验需要来选择的余地也很大。
1.1单因素法（One at a time）单因素方法的基本原理是保持培养基中其他所有组分的浓度不变，每次只研究一个组分的不同水平对发酵性能的影响。
这种策略的优点是简单、容易，结果很明了，培养基组分的个体效应从图表上很明显地看出来，而不需要统计分析。
这种策略的主要缺点是：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。
但由于它的容易和方便，单因素方法一直以来都是培养基组分优化的最流行的选择之一。
1.2正交实验设计（Orthogonal design）正交设计就是从“均匀分散、整齐可比”的角度出发，是以拉丁方理论和群论为基础，用正交表来安排少量的试验，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。
石炳兴等利用正交实验设计优化了新型抗生素AGPM 的发酵培养基，结果在优化后的培养基上单位发酵液的活性比初始培养基提高了18.9倍。
正交实验不能在给出的整个区域上找到因素和响应值之间的一个明确的函数表达式即回归方程，从而无法找到整个区域上因素的最佳组合和响应值的最优值。
而且对于多因素多水平试验，仍需要做大量的试验，实施起来比较困难。
1.3均匀设计 (Uniform design)均匀设计是我国数学家方开泰等独创的将数论与多元统计相结合而建立起来的一种试验方法。
这一成果已在我国许多行业中取得了重大成果。
均匀设计最适合于多因素多水平试验，可使试验处理数目减小到最小程度，仅等于因素水平个数。
虽然均匀设计节省了大量的试验处理，但仍能反映事物变化的主要规律。
1.4全因子实验设计(Full factorial design)在全因子设计中各因素的不同水平间的各种组合都将被实验。
简单描述氨基酸发酵培养基的优化思路
简单描述氨基酸发酵培养基的优化思路氨基酸发酵培养基的优化是指通过改变培养基的组成和条件，使得氨基酸发酵的产量和产率得到提高。
优化的目的是为了提高生产效率、降低成本，并且保证产品质量稳定。
优化思路一：选择合适的碳源和氮源在氨基酸发酵中，选择合适的碳源和氮源是非常关键的。
常用的碳源包括葡萄糖、糖蜜、玉米浆等，而氮源则可以选择氨水、硫酸铵等。
通过合理选择碳源和氮源的比例，可以提高氨基酸的产量和产率。
优化思路二：调节pH值和温度氨基酸发酵过程中，pH值和温度对发酵效果有着重要影响。
通常情况下，氨基酸的发酵pH值为6.5-7.5，温度为30-35摄氏度。
如果pH值过高或者过低，都会对菌体生长和代谢产生不利影响，从而影响氨基酸的产量和产率。
因此，通过合理调节pH值和温度，可以提高氨基酸的发酵效果。
优化思路三：添加辅助营养物质为了提高氨基酸的产量和产率，可以适量添加一些辅助营养物质，如维生素、微量元素等。
这些物质可以促进菌体生长和代谢，从而提高氨基酸的合成能力。
优化思路四：优化发酵过程中的氧气供应氨基酸发酵是一个需要较高氧气供应的过程。
合理调节氧气供应速率和浓度，可以提高菌体的代谢活性，从而增加氨基酸的产量和产率。
可以通过改变搅拌速率、增加氧气进气量等方式来实现氧气供应的优化。
优化思路五：控制发酵时间和发酵条件氨基酸发酵的时间和条件也是影响产量和产率的重要因素。
适当控制发酵时间，避免发酵时间过长或者过短，可以提高氨基酸的产量和产率。
同时，还需要合理控制发酵过程中的其他条件，如搅拌速率、发酵液的含氧量等，以保证发酵过程的顺利进行。
总结起来，氨基酸发酵培养基的优化思路包括选择合适的碳源和氮源、调节pH值和温度、添加辅助营养物质、优化氧气供应以及控制发酵时间和条件。
通过这些优化思路，可以提高氨基酸的产量和产率，实现高效、低成本的生产。
同时，为了保证产品质量的稳定，还需要进行充分的监控和调控，以确保发酵过程的稳定性和可控性。
第二章 发酵培养基设计与优化2011
Different medium for different food products
Chinese distilled spirit：solid medium Fruit spirit：fruit juice or fruit sauce
Beer：wort
Alcohol : starch mash Amino acid: starch mash Citric acid：starch mash Lactic acid：starch mash
(C6H10O5)n → (C6H10O5)x → C12H22O11 →C6H12O6
amylum → dextrin → oligosaccharides→glucose
淀粉 糊精 低聚糖
Due to heat and acid, there are…
Glucose combination reaction
(2) Molasses
Byproduct of cane or beet sugar production A dark viscous syrup containing 50% -75% fermentable sugars (mainly sucrose) with 2% nitrogen, vitamins and minerals
Unit 2 Preparation of Starch Sugar
Starch is a large molecule that
is made of branching chains of
glucose molecules. It can be broken
down into glucose by hydrolysis.
Starch: Amylose
发酵培养基的优化
文献综述发酵培养基的优化申请学位：学士学位院（系）：药学院专业：生物技术姓名：张永芳学号：114080107 指导老师：张小华（讲师）二O 一五年六月五日文献综述：发酵培养基的优化张永芳：114080107指导老师：刘向勇【摘要】：发酵，这一门悠久的技艺，在古今中外的生产生活与科学研究中扮演着不可或缺的角色。
在实验室发酵过程中,经常需要通过试验来寻找研究对象的变化规律,这些对象包括培养基的设计、工艺参数等;而这些变化规律的寻找就要通过科学的试验设计与数据分析来实现。
通过对规律的研究达到各种实用的目的,比如提高产量、降低消耗、提高产品质量等,特别对于新菌种、新产品的试验。
本文对发酵培养基优化的基本方向进行了综述,并比较了常用的试验设计与数据分析方法。
【关键词】：发酵、发酵培养基、优化、最优组合、响应面法优化【内容】：在工业化发酵生产中，发酵培养基的设计是十分重要的，因为培养基的成分对产物浓度、菌体生长都有重要的影响。
培养基优化，是指面对特定的微生物，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，在原来的基础上提高发酵产物的产量，以期达到生产最大发酵产物的目的。
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。
能否设计出一个好的发酵培养基，是一个发酵产品工业化成功中非常重要的一步。
目前，对培养基优化实验进行数学统计的方法很多，下面介绍几种目前应用较多的优化方法：响应曲面分析法:Box和Wilson提出了利用因子设计来优化微生物产物生产过程的全面方法，Box-Wilson方法即现在的响应曲面法（(Response Surface Methodolog，简称RSM）。
RSM是一种有效的统计技术，它是利用实验数据，通过建立数学模型来解决受多种因素影响的最优组合问题。
通过对RSM的研究表明，研究工作者和产品生产者可以在更广泛的范围内考虑因素的组合，以及对响应值的预测，而均比一次次的单因素分析方法更有效。
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吉 林 农 业 大 学 学 报 Journal of Jilin Agricultural University
Vol128 No14 August 2006
菌株 MY02 发酵培养基的优化设计Ξ
刘 秋 , 闫建芳 , 艾 勇 , 于基成 , 杨宝灵 , 范圣第
Optimization of Fermentation Culture Medium of Isolate MY02
LIU Qiu , YAN J ian2fang , AI Yong , YU J i2cheng , YANG Bao2ling , FAN Sheng2di ( Research Center of Biotechnology , Dalian Nationalities University , Dalian 116600 , China) Abstract : Active components SN06 in fermentation of Streptomyces rimosus MY02 show antagonism a2 gainst pathogen1 It is a basic implementation for production of SN06 that screens medium ingredients and corresponding dosage1 In this study , the optimum medium ingredients and dosage of Streptomyces rimosus MY02 were determined using uniform design combined with regression analysis1 A regression model was developed1 The optimum medium was starch 2169 % , peanut steep powder 1139 % , (NH4) 2SO4 0118 % , CaCO3 0114 % and NaCl 0116 %1The regression model was tested with titre of SN06. The tested result fitted well with those calculated with the model1 The results confirmed the applicability of uniform design for screening the best medium ingredients for SN061 Key words : Streptomgces rimosus ; agricultural antibiotic ; uniform design experiment ; fermentation con2
琼脂 118 %。原始发酵培养基 : 豆粉 313 % ,淀粉 710 % , (NH4) 2SO4 014 % ,CaCO3 014 % ,NaCl 014 % , pH 712～714 (灭菌前) 。检测培养基 ( PDA) :马铃 薯 200 g ,葡萄糖 20 g ,琼脂 18 g ,蒸馏水 1 000 mL 。 113 菌株 MY02 发酵液的制备
源时 ,其发酵液的抑菌圈直径最大 ,为 36131 mm。 在进行均匀试验设计时 ,花生饼粉质量分数设计 为 012 %～314 %。
A1 花生饼粉 Peanut steep powder ; B1 豆粉 Soya bean steep pow2 der ; C1 玉米粉 Corn powder ; D1 酵母粉 Yeast extract ; E1 蛋白 胨 Peptone ; F1 氨水 Ammonia ; G1 (NH4) 2SO4
行试验设计 ,共 17 个水平 (处理 1～1基 , 分 装 于 250 mL的三角瓶中 ,每个处理重复 3 次 ,效价检测 方法同本文“114”。 11713 回归模型验证 根据获得的回归方程进 行逐步回归分析 ,将得到的最佳培养基配方重新 发酵 ,测得的效价与将最佳配方用量分别代入回 归方程计算的理论效价作比较 ,验证最佳发酵配 方 ,同时验证回归方程的可靠性 。
的基础 。本 试 验 拟 通 过 单 因 子 及 均 匀 试 验 对 SN06 的摇瓶发酵条件进行优化 ,为进一步的中试 放大及大规模生产提供必要的前提 。
1 材料与方法
111 菌种 试验用菌株为大连民族学院微生物工程实验
室自番茄保护地分离的 1 株链霉菌菌株 ,经鉴定 为龟裂链霉菌 ( Streptomyces rimosus) MY02 菌株 。 活性检测指示菌为番茄叶霉病菌 ( Fulvia f ulva) 。
(大连民族学院生物工程研究中心 , 大连 116600)
摘 要 : 以龟裂链霉菌 MY02 菌株为试材 ,采用单因子试验与均匀试验相结合的方法 ,通过二次多项式回归分 析 ,筛选出活性组分 SN06 最佳发酵培养基配方 ,并建立了多元二次回归数学模型 。菌株 MY02 优化发酵培养 基的最佳配方 :淀粉质量分数为 2169 % ,花生饼粉质量分数为 1139 % , (NH4) 2SO4质量分数为 0118 % ,CaCO3质 量分数为 0114 % ,NaCl 质量分数为 0116 %。根据回归模型计算出 SN06 理论效价与实测效价相比较 ,二者非 常接近 ,拟合误差小 。 关键词 : 龟裂链霉菌 ; 农用抗生素 ; 均匀设计试验 ; 发酵条件 中图分类号 : Q932335 文献标识码 : A 文章编号 : 100025684 (2006) 0420361204
Ξ 基金项目 : 辽宁省自然科学基金资助项目 (20022085) ,辽宁省教育厅高等学校科学研究项目 (2004F079) 作者简介 : 刘 秋 (19692) ,女 , 博士 ,副教授 ,主要从事植物病原微生物研究 。 收稿日期 : 2005207207 修回日期 : 2005212210
© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.
第 28 卷 第 4 期
刘 秋等 : 菌株 MY02 发酵培养基的优化设计
363
粉 、黄豆粉 、玉米粉的生物效价最高 (图 2) 。考虑 到生产成本及其他元素的含量变化对菌株 MY02 产素的影响 ,选用花生饼粉做进一步的均匀试验 , 以确定更好的发酵培养基配方 。
otic production
在以淀粉为碳源的条件下 ,菌株 MY02 在无 机氮源及以花生饼粉 、黄豆粉 、玉米粉 、酵母粉 、蛋 白胨为有机氮源的情况下均能合成 SN06 ,其中以 花生饼粉为最好 ,其他依次为黄豆粉 、玉米粉 、酵 母粉 、蛋白胨 、氨水 、(NH4) 2SO4 。在试验的几种氮 源中 ,有机氮源明显好于无机氮源 ,尤其以花生饼
制备菌株 MY02 的孢子悬浮液 ,使最终浓度 为 104 个/ mL 。按 10 %的接种量接入发酵培养基 内 ,然后置于 28 ℃、160 r/ min 的摇床上培养 96 h 。 发酵结束后将发酵液加热至沸腾后冷却 ,取15 mL 于 6 000 r/ min 的离心机上离心15 min ,取上清液 进行抑菌活性测定 。 114 抑菌活性测定
A1 麦芽糖 Maltose ; B1 淀粉 Starch ; C1 蔗糖 Sucrose D1 糊精 Dextrin ; E1 葡萄糖 Glucose ; F1 乳糖 Lactose
图 1 不同碳源对菌株 MY02 产素的影响 Fig111 Influence of different carbon source s on antibi2
产素的影响试验 在碳源筛选的基础上 ,测定不同质量分数的 淀粉及花生饼粉对菌株 MY02 产素的影响 。用 2 % ,4 % ,6 % ,8 % ,10 % 的淀粉分别替换原始发 酵培养基中的淀粉 ,以 1 % ,2 % ,3 % ,4 % ,5 % 的 花生饼粉分别替换原始发酵培养基中的豆粉 ,均 以原始发酵培养基作对照 ,测定不同质量分数的 淀粉 、花生饼粉对菌株 MY02 产素的影响 。根据 试验结果设计均匀试验的不同水平数 。 117 均匀试验设计 11711 原 料 选 择 选 择 淀 粉 、花 生 饼 粉 、 (NH4) 2SO4 、NaCl 、CaCO3 5 个因素的不同水平 ,采 用均匀试验设计[5] ,确定菌株 MY02 的最优化发 酵培养基配方 。各成分用量按表 1 配制 ,所有成 分设 17 个用量水平 。 11712 按均匀设计法确定配方 配方共有 5 个 因素 ( X1～ X5) ,按方开泰[5] 报道的均匀设计法进
dition
新 型 农 用 抗 生 素 SN06 是 由 龟 裂 链 霉 菌 ( Streptomyces rimosus) MY02 菌株产生的一种多烯 大环内酯类抗生素[1] 。该抗生素对多种蔬菜真菌 病害 (如番茄叶霉病 、灰霉病 、黄瓜枯萎病 、茄子黄 萎病等) 都有较好的防治效果[2] 。目前对龟裂链 霉菌报道较多的是其能够产生抑制各种细菌生长 的重要抗生素 ———土霉素 ,但土霉素对真菌的生 长没有抑制作用 。目前关于龟裂链霉菌能够产生 抑制植物病原真菌生长的代谢产物的报道较 少[3] 。筛选龟裂链霉菌产生的抗真菌活性组分 SN06 的优化发酵培养基是高效 、大量生产 SN06
2 结果与分析
211 不同碳 、氮源对菌株 MY02 产素的影响 菌株 MY02 在以乳糖作为碳源的情况下 ,几
乎不能合成 SN06 ,而以淀粉 、糊精 、葡萄糖 、麦芽 糖作为碳源时 ,均能有效地合成 SN06 ,其抑菌圈 直径 从 高 到 低 依 次 为 麦 芽 糖 > 淀 粉 > 蔗 糖 > 糊精 > 葡萄糖 > 乳糖 。其中在以麦芽糖作为碳源 的发酵培养基中合成的 SN06 最多 ,抑菌圈直径可 达 35153 mm。以淀粉为碳源的发酵培养基中合 成的 SN06 次 之 , 其 抑 菌 圈 直 径 为 31196 mm (图 1) 。由于实际生产中淀粉容易获得 ,且具有 成本低等特点 ,因此选用淀粉进行不同水平的均 匀设计试验 。