酵母菌发酵培养基的优化

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。
C
结果
（4）分析试验结果
1）方法一：直接比较
因素 实验号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 1 1 2 2 2 3 3 3 A 1 2 3 1 2 3 1 2 3 B 1 2 3 3 1 2 2 3 1 C
结果
X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7 X8 X9
2）方法二 直观分析

直观分析法是通过对每一因素的平均极差来分析问题。 所谓极差就是平均效果中最大值和最小值的差。有了极差， 就可以找到影响指标的主要因素，并可以帮助我们找到最佳 因素水平组合。 极差的大小反应在所选择的因素水平范围内该因素对测定结 果影响的程度。极差大的因素在所选择的因素水平范围内对 测定结果的影响最大，在测试过程中必须严格控制。
酵母菌发酵培养基的优化
实验目的
1.掌握发酵培养基的配制方法
2.熟悉用正交试验优化发酵培养基的方法 3.学习比浊法测定发酵液菌浓的方法
实验原理
一、培养基的配制方法
1.确定培养基的基本组成 2.确定所用原材料的种类
3.确定所用原材料的浓度配比关系
二、培养基优化方法（原材料种类和浓度配比优化）
B蔗糖/% 0.0 1.0 2.0
C酵母提取 D KH2PO4 /% 粉/% 0.5 0.5 1.0 1.5 1.0 1.5
2.按表2配制9组培养基入100ml锥形瓶中，每瓶25ml，（可四小
组分工合作）
表2 正交表实验方案
因素
实验1 实验2 实验3 实验4
A葡萄糖/%
1(1.0) 1(1.0) 1(1.0) 2(2.0)
14.0
12.0
11.2
10.0
10.1 8.6 9.0 9.2 8.3 6.8 6.9 9.3
8.0
6.0
5.9
4.0
3.7
3.1
3.0 1.7
1.1
3.3
2.7 1.7 1.7
2.7
3.0
2.4
2.0
2.0
0.0 7 8 ® Ö Ë · 9 4 6 £ È Á ¶ 8 1.1 1.3 î È ¼ ¶ -----1.5
实验结果
填写正交实验表，分析数据，确定最优培养
基配方
表3 正交表实验结果记录及分析
因素
实验1
实验2 实验3 实验4 实验5 实验6 实验7 实验8 实验9 k1 k2 k3 极差R
A葡萄糖/%
1(1.0)
1(1.0) 1(1.0) 2(2.0) 2(2.0) 2(2.0) 3(3.0) 3(3.0) 3(3.0)
试验目的与要求
试验方案设计：
试验指标
选因素、定水平 因素、水平确定 选择合适正交表 表头设计 列试验方案 试验结果分析
试验结果分析：
进行试验，记录试验结果
试验结果极差分析
试验结果方差分析
绘 制 因 素 指 标 趋 势 图
计 算 K 值
计 算 k 值
计 算 极 差 R
计算各列偏差平方和、 自由度 列方差分析表， 进行F 检验 分析检验结果， 写出结论
液管吸取0.5ml悬液，接到每一组培养基中
（接种量要完全一样）
四、发酵
将三角瓶置于恒温摇床中，30℃，
120rpm培养24h
五、比浊法测定各发酵液OD值
取下摇瓶，以空白培养基为对照，于560nm
处测定各摇瓶中发酵液的OD值，填入表中。 注意：如果OD值过大，需将发酵液作一定稀 释后再测定。
27.0 8.7 B>A>D>C B3 C3 A2B3C3D1
Hale Waihona Puke 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
2.基本工具——正交表 记号：Ln（tm）
L：正交表的符号 n：表的行数（可安排试验的次数） t：表中的字码数（水平数） m：表的列数（最多可安排因素个数）
L8(27)
L9(34)
L16(45)
3.正交表的特点
试验点分布均匀、整齐可比 任何一列中各字码（水平）都出现，且出现的次
B黄豆饼粉/% 3 5 7
C蛋白胨/% 0.2 0.4 0.6

（3）设计试验方案
1）选择正交表 2）表头设计（不混杂） 3）列出试验方案 4）进行实验
因素 实验号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 1 1 2 2 2 3 3 3
A 1 2 3 1 2 3 1 2 3
B 1 2 3 3 1 2 2 3 1
1.单因素法 2.正交试验法 3.均匀试验设计
三、正交试验法
1.概念
利用已经设计好的表格--正交表--来安排试验并进
行数据分析的一种方法。 它是从全面试验中挑选出部分有代表性的点进行 试验，这些有代表性的点具备了“均匀分散，齐 整可比”的特点，是一种高效率、快速、经济的 实验设计方法。
B蔗糖/%
1(0)
2(1) 3(2) 1(0) 2(1) 3(2) 1(0) 2(1) 3(2)
C酵母提取 D KH2PO4 /% 粉/%
1(0.5)
2(1) 3(1.5) 2(1) 3(1.5) 1(0.5) 3(1.5) 1(0.5) 2(1)
OD值
1(0.5)
2(1) 3(1.5) 3(1.5) 1(0.5) 2(1) 2(1) 3(1.5) 1(0.5)
表10-8 试验结果分析
试验号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 K1 K2 K3 k1 k2 k3 极差R 主次顺序 优水平 优组合 因素 A 1 1 1 2 2 2 3 3 3 41 87 61 13.7 29.0 20.3 15.3 A2 B 1 2 3 1 2 3 1 2 3 13 82 94 4.3 27.3 31.3 C 1 2 3 2 3 1 3 1 2 46 71 72 15.3 23.7 24.0 D 1 2 3 3 1 2 2 3 1 89 46 54 29.7 15.3 18.0 14.3 D1 液化率％ 0 17 24 12 47 28 1 18 42
3(2) 1(0) 2(1) 3(2)
3(1.5)
1(0.5) 3(1.5) 1(0.5) 2(1)
1(0.5)
2(1) 2(1) 3(1.5) 1(0.5)
二、灭菌
锥形瓶培养基：标记，加棉塞、报纸包扎。
1ml移液管2支
121℃，灭菌20min
三、接种
将菌种（教师预先培养好）摇匀后用无菌移
B蔗糖/%
1(0) 2(1) 3(2) 1(0)
C酵母提 取粉/%
1(0.5) 2(1) 3(1.5) 2(1)
D KH2PO4 /%
1(0.5) 2(1) 3(1.5) 3(1.5)
OD值
实验5
实验6 实验7 实验8 实验9
2(2.0)
2(2.0) 3(3.0) 3(3.0) 3(3.0)
2(1)
优水平 优组合
因素主次顺序
结 论
绘制因素与指标趋势图 以各因素水平为横坐标，试验指标的平均值（kjm） 为纵坐标，绘制因素与指标趋势图。由因素与指标趋 势图可以更直观地看出试验指标随着因素水平的变化 而变化的趋势，可为进一步试验指明方向。
16.0
14.3 13.3
¹ ¹ ¿ È ¿ Ñ Ç ¶ ä Â ¿ È Â Ï Ç ¶ Ñ Æ È 12.7 Á Î ¶

A： 首先计算各因素每个水平的平均效果和极差。
因素 实验号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 k1 k2 k3 1 1 1 2 2 2 3 3 3
(X1+X2+X3)/3 (X4+X5+X6)/3 (X7+X8+X9)/3
A 1 2 3 1 2 3 1 2 3
B 1 2 3 3 1 2 2 3 1
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%