均匀设计在紫球藻培养基优化中的应用

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1、第23卷第期6海洋通报Vol.23，No.62004年月12MARINESCIENCEBULLETINDec.2004均匀设计在紫球藻培养基优化中的应用1,2221孙利芹，林剑，王长海，江涛(1.中国海洋大学，山东青岛266071；2..烟台大学海洋生化工程研究所，山东烟台264005)摘要：将均匀设计的方法应用于紫球藻(Porphyridiumcruentum)培养基的优化。在单因素实验的基础3上，采用U12(12×6)均匀设计表对影响紫球藻生长显著的4种主要营养因素进行了优化，获得了以海水为基础的优化培养基配方：N

2、aHCO3:2.755g/L，NaNO3:3.224g/L，KH2PO4:0.035g/L，VB12:2.772g/μ，LVB1:0.9mg/L，Fe-EDTA:0.11mg/L，有效地提高了紫球藻的生物量产量和生长速率。关键词：紫球藻；培养条件优化；均匀设计中图分类号：；Q949.29+2.1Q945.3文献标识码：A文章编号：1001-6392(2004)06-0066-05均匀设计是我国著名数学家王元、方开泰创立的一种将数论与多元统计相结合的实验设计方法，与正交设计相比，它具有许多突出优点，如：(1)每个因素每个

3、水平只做一次试验，而且试验次数与水平数相同；(2)水平数增加时，试验次数按水平数增加的量而增加；(3)(可以用计算机给出定量方程式，便于分析条件对结果的影响，减小误差；可4)以大大地减少试验次数，提高工作效率，降低成本；(5)便于对有交互作用的因素进行实验研究。均匀设计在军事科学、航空航天上应用极广，在生化、微生物工程方面也有较多的[1-3]报道。紫球藻(Porphyridiumcruentun)是一种比较原始的单细胞红藻，它广泛地分布在海水、淡水、咸水及潮湿的土地中，有较强的抗盐性。紫球藻生长过程中能合成藻红蛋白、高

4、不饱和脂肪酸和紫球藻多糖等多种具有广阔前景及巨大潜在市场的生物活性物质，有很高的-经济价值。紫球藻的生长过程中不利用有机碳源，HCO3和CO2均有利于它的生长，培养基[4]中C,N,P和微量元素的浓度大小对其生长也有很大的影响。[5]对于紫球藻培养基的优化已有相关报道，但仅限于运用正交设计方法，考虑到均匀设计能够用最少的试验次数获得科学结论，这对于海洋微藻培养基的筛选具有重要的意义。因此本文将这种新型的设计方法用在紫球藻培条件的优化上，以较少的实验次数，借助计算机的统计回归软件，寻找到最优的培养基配方。1材料与方法1.

5、1藻种实验所用紫球藻(Porphyridiumcruentun)藻种是由烟台大学海洋生化工程研究所提供，经分离与纯化所得。1.2培养液、培养条件原始培养基配方(原1)NaHCO为：3,3.0g/L;NaNO3,1.5g/L;KH2PO3,0.03g/L;VB12,收稿日期：20030818；收修改稿日期：20031114基金项目：教育部留学回国人员科研启动基金项目资助6期孙利芹等：均匀设计在紫球藻培养基优化中的应用67[5]0.5g/L;μVB1,0.9mg/L和Fe-EDTA,0.11mg/L。配制培养基用的海水为经

6、海水过滤系统过滤的无菌海水，自然。pH藻类培养在恒温振荡培养箱中进行，设定温度为：23℃±１3℃，光照强度：，500lx转速：。140r/min1.3测试方法[6]用比色法测定生物量，建立细胞个数与吸光度的关系曲线及细胞干重与吸光度的关系曲线。取新鲜培养液，3500r/min离心15min，弃上清液，以无菌海水悬浮，再次离心，用无菌海水定容到一定的浓度，用第二次离心后的上清液作参比，在604nm下测其吸光度。同时采用血球计数法计量其对应的细胞个数；取10mL培养液加入离心管中，两次离心、洗涤后置于105℃烘箱内干燥至恒

7、重，得到光密度与藻体细胞干重的标准曲线。1.4单因素实验对可能影响紫球藻生长的各因素取不同水平，在其它培养条件相对固定的情况下考察其各自对紫球藻生长的影响。1.5培养基的均匀设计实验依据单因素实验结果，选取对紫球藻生长影响显著的因子，采用均匀设计方法，选取3U12(12×6)均匀设计表考查4种因素对紫球藻生长的影响，各因素水平见表。1表1均匀设计各因素水平表Tab.1LevelsofNaHCO3,NaNO3,KH2PO4andVb12因素水平123456789101112-1NaHCO3/g·L0.10.51.01.5

8、2.02.53.03.54.04.55.05.5-1NaNO3/g·L0.51.01.52.02.53.03.54.04.55.05.56.0-1Vb12/μg·L0.10.51.01.52.02.53.03.54.04.55.05.5-1KH2PO4/g·L0.010.020.030.040.050.061.6验证实验采用优化配