均匀设计法优化咪唑立宾发酵培养基配方

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1、均匀设计法优化咪唑立宾发酵培养基配方作者：关亚鹏娄忻张莉刘靓张玉莲刘静【摘要】本文采用均匀设计试验方法对咪唑立宾的发酵培养基配方进行优化，考察淀粉、麸质粉、黄豆饼粉和葡萄糖对其发酵效价和菌体生长量的影响，得到了四个因素的优化配比(淀粉1.8%，麸质粉1.5%，黄豆饼粉2.5%，葡萄糖0.6%)，发酵效价比对照培养基提高约21.3%。【关键词】咪唑立宾；均匀设计法；发酵培养基；优化ABSTRACTUniformdesignmethodizethefermentationmediumofmizoribine.Theeffectsofstarch

2、,corngluten,soybeanmealandglucoseontitersandpackedmycelialvolumeofmizoribineummediumcontains1.8%starch,1.5%corngluten,2.5%soybeanmealand0.6%glucose.Undertheoptimumcondition,thetitersofmizoribineedium.KEYizoribine;Uniformdesign;Fermentationmedium;Optimization咪唑立宾(mizoribine

3、，MZR)是1971年由日本科学家从Eupenicillumbrefeldianum的培养液中分离得到的一种咪唑类核苷，其化学名为5羟基1βD呋喃糖基1H咪唑4羧酰胺，属新型免疫抑制剂之一［1，2］，临床上主要用于肾脏移植术后排异反应的预防，治疗狼疮性肾炎、类风湿性关节炎、肾病综合征及系统性红斑狼疮等［3～5］。由于从土壤中筛选得到的其野生型产生菌的发酵效价比较低，不具备产业化的能力，所以近年来对其产生菌的选育和培养基优化的研究工作一直在进行。均匀设计法已经广泛应用于科研和生产的各个方面［6，7］，它在多因素、多水平的试验设

4、计场合比正交试验设计具有更大的优势［8］。本文以均匀设计方法为基础，对实验室保存的一株咪唑立宾产生菌的发酵培养基配方进行优化，得到了四个主要因素的最优配比，优化后配方的发酵效价比对照培养基提高21.3%。1材料和方法1.1菌种正青霉MZ50(本实验室编号)，实验室保存。1.2培养基斜面培养基PDA，琼脂，蒸馏水配制。种子培养基淀粉，葡萄糖，黄豆饼粉，酵母粉，氯化钠，硫酸镁，碳酸钙，pH7.0。发酵培养基(对照)淀粉，麸质粉，黄豆饼粉，葡萄糖，pH自然。1.3摇瓶培养单菌落转接于斜面，待长出丰满孢子后接种于种子培养基中，26℃下培养44～4

5、8h，然后以2.5%的接种量接种于发酵培养基中，26℃摇床培养4d，放瓶测定效价。1.4测定方法(1)菌体生长量(packedmycelialvolume，pmv，%)取发酵液10ml，3000r/min离心15min，下层菌丝体体积占发酵液体积的百分比即菌体生长量。(2)发酵效价(u/ml)HPLC法。1.5实验设计设淀粉、麸质粉、黄豆饼粉、葡萄糖四个因素分别为自变量X1、X2、X3和X4，相对发酵效价和菌体生长量分别为因变量Y1和Y2，各因素及水平列表1。根据均匀设计V4.0版软件提供的模型，设计实验。2结果和分析2.1实验结果根据上述

6、设计进行实验，所得实验结果列表2。利用均匀设计软件进行分析，采用最优回归子集法得到相对发酵效价(Y1)对4个因素淀粉(X1)、麸质粉(X2)、黄豆饼粉(X3)、葡萄糖(X4)的回归方程为：Y1=722.30+866.98X4+62.40X1X3-48.82X2X3-841.34X24R2=0.9997采用自选变量法分析得到菌体生长量(Y2)对麸质粉(X2)和葡萄糖(X4)的回归方程为：Y2=55.91-15.99X4+13.20X2X4+26.95X2X4R2=0.9997对回归方程的各项参数进行方差分析，结果见表3和表4，得到的最优解列表

7、5。表1U6(64)实验因素及其水平表2U6(64)实验结果以上发酵效价为相对值，即设对照组的发酵效价为100，发酵效价为三次平均值。表3Y1回归方程的方差分析表4Y2回归方程的方差分析表5最优解由回归方程的方差分析表可见，Y1回归方程的F值大于F0.05(4，1)，Y2回归方程的F值大于F0.05(3，2)，相关系数R2值和p值都很合理，说明方程拟合很好，方程有极其显著的意义，图1～4为各因素对发酵效价和菌体生长量的影响趋势图。2.2验证实验对表5得到的综合最优解条件进行三批验证实验，测定发酵效价和菌体生长量，每批实验取3个样品平均值，结

8、果见表6。经验证，在表6所列的最优发酵配方条件下，发酵效价相比对照平均提高约21.3%，菌体生长量为46%，两项指标均优于设计实验中各组配方。2.3分析由发酵效价和菌体生长量的回