统计学法优化必特螺旋霉素发酵培基养

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1、统计学法优化必特螺旋霉素发酵培基养作者：吴春海郝玉有王永红储炬庄英萍张嗣良【摘要】利用PlackettBurman设计法析出影响必特螺旋霉素效价的四个最显著的因素，以BoxBehnken设计法及响应面分析法确定了主要因素的最佳浓度，即鱼粉22.8g/L，酵母粉2.44g/L，CoCl29.25mg/L，NaCl9.13g/L，此时必特螺旋霉素效价为2245μg/ml。新配方验证结果表明必特螺旋霉素效价和必特螺旋霉素组分中总异戊酰基螺旋霉素的含量在96h分别达到2380μg/ml和54%，比原配方分别提高了53%和20%。【关键词】必特螺旋霉素；PlackettBurman

2、设计；响应面法；发酵培养基ABSTRACTFournutritionalfactorsthatinfluencedthetitreofcarrimycinmostsignificantlyanexperimentaldesign,andthenoptimizedbyBoxBehnkenfactorialdesignofresponsesurfacemethodologyinshakeflaskcultures.Maximumcarrimycintiterof2245μg/mlediumcontainingfishmeal22.8g/L,yeastpog/L,NaCl9.13g

3、/LusingresponsesurfaceplotsandpointpredictiontoolofDESIGNEXPERT7.0softedium,thetiterandrelativecontentoftotalisovalerylspiramycinsizedmediumycin;PlackettBurmandesign;Responsesurfacemetholodology;Fermentationmedium大环内酯类抗生素4"位酰基化后，由于酰化物亲脂性提高，其体内外抗生素活性尤其是体内抗菌活性与治疗效果显著提高，并且碳霉糖4"羟基酯的碳链越长在体内的抗菌活性

4、和稳定性越好，表现为：异戊酰基化>丙酰基化>乙酰基化［1，2］。采用基因工程技术可在大环内酯类抗生素碳霉糖4"位连接上酰基碳链。必特螺旋霉素［biotechspiramycin，曾用名生技霉素，建议用名可利霉素(carrimycin)］是将克隆自碳霉素产生菌的4"O异戊酰基转移酶基因整合到螺旋霉素产生菌StreptomycesspiramyceticusF21的染色体上而构建成的一株稳定的基因工程菌)是一种优化过程的综合技术，采用该法可以建立连续变量曲面模型，对影响生物过程的因子水平及其交互作用进行优化与评价。与传统优化方法相比，RSM所需的试验组数相对较少［

5、7，8］，因此基于这种统计方法的实验设计广泛地应用于化学、生物等方面，都取得了相当不错的效果［9，10］。本研究试图基于上述统计学方法通过优化培养基配方来达到提高必特螺旋霉素生物效价(效价)和改善必特螺旋霉素组分中总异戊酰基螺旋霉素含量(组分)的目的。1材料与方法1.1菌种、培养基和培养条件(1)菌种实验所用的菌种为必特螺旋霉素基因工程菌)实验设计采用BoxBehnken法，对PlackettBurman实验设计筛选出的关键因子和最陡爬坡实验确定的浓度进行进一步研究，以获得最佳培养基。2结果与讨论2.1PlackettBurman设计首先筛选出培养基中影响必特螺旋霉素效价

6、和组份的关键因子，并以效价为响应值可得一次拟合回归方程：Y1=+1168.60+99.60B-121.80E-115.40G-134.20L+176.90M+78.90P-136.70R-75.80T(1)分析结果显示，B(肌醇)、E(酵母粉)、G(鱼粉)、L(硫酸铜)、M(磷酸二氢钾)、P(氯化钴)、R(钼酸钠)和T(氯化钠)对效价影响显著，其中B、M、P是正效应，E、G、L、R、T是负效应。以组份为响应值可得另一个一次拟合回归方程：Y2=+46.30+2.23A+2.73D-2.16G+1.76H-2.31L-2.42M-3.13T(2)分析结果显示，A(淀粉)、L(硫酸铜

7、)、M(磷酸二氢钾)和T(氯化钠)对组成份影响显著，其中A是正效应，L、M、T是负效应，D、H为空项。本研究的主要目的是使效价提高的同时组份也提高或不降低。以效价和组份都较高的批次13(Tab.1中)的培养基组成为原点进行进一步优化。由于对M(磷酸二氢钾)来说效价和组份正好是一对成反比的指标，如想提高效价和组份中的一项另一项指标必然下降，故只能固定其浓度，E(酵母粉)和G(鱼粉)对于效价是负效应对组分影响不大，P(氯化钴)对效价是正效应对组份影响不大，T(氯化钠)对效价和组分都是负效应，虽然