优化L_精氨酸发酵培养基

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1、发酵科技通讯第35卷优化L-精氨酸发酵培养基张义萍,张伟国(江南大学工业生物技术教育部重点实验室,无锡214036)摘要:利用SAS软件中二水平设计和响应面分析法较系统地研究了谷氨酸棒杆菌Corynebact-eriumglutamicum)精氨酸发酵培养基,得到了精氨酸产量在一定条件下随硫酸铵、玉米浆、磷酸二氢钾的变化规律,并根据分析结果优化了发酵培养基,产量可提高近64%。关键词:SASPlackett-Burman设计法响应面分析培养基优化L-精氨酸是一种重要的半必需氨基酸,它是膏10,NaCl5,琼脂20。(灭菌前pH7.0)。合成蛋白质和肌酸的重要原料,也是生物体尿素种子培

2、养基(g/L):葡萄糖25,(NH4)2SO45,玉循环中的重要代谢产物。L-精氨酸在医药和食品米浆30,KH2PO41,MgSO4·7H2O0.5,CaCO310。工业中有着广泛的应用,除了传统上应用于复方(灭菌前pH7.0)。氨基酸输液以及氨中毒性肝昏迷的解毒剂以外,发酵培养基(g/L):葡萄糖125,(NH4)2SO430,玉L-精氨酸在提高人体免疫力、促进伤口愈合、防米浆10,KH2PO41.5,MgSO4·7H2O0.5,CaCO330。治肿瘤等方面也有一定的作用[1]。近年来,随着人(灭菌前pH7.0)。们对一氧化氮途径研究的不断深入,作为一氧化1.2发酵与检测氮合成前体

3、的L-精氨酸在心血管疾病的防治中将精氨酸产生菌ZH-03从完全培养基上挑日益受到重视[2]取l环接种于30mL液体种子培养基中,在往复。L-精氨酸同时也是配制营养支持用和特殊支持用要素膳的重要原料,L-精氨式摇床上30℃,震荡培养24h后以10%接种量接酸-L-谷氨酸盐还被用作忌钠患者的调味品等。种于装有15mL发酵培养基的250mL三角瓶中,国外只有日本实现了发酵法大规模生产L-30℃震荡培养96h,转速为100r/min。发酵液中精精氨酸。目前国内有少量采用毛发水解等方法生氨酸用坂口试剂定量测定[4]。产的L-精氨酸[3][5]。国内对发酵法生产L-精氨酸的1.3培养基优化研究仅

4、限于实验室水平,是我国药用氨基酸生产用SAS软件中二水平设计筛选重要影响因的“瓶颈”品种之一。本实验通过筛选得到一支产素,再用响应面分析法对重要因素的水平进行优L-精氨酸的谷氨酸棒杆菌ZH-03,在对其发酵特化。性研究的基础上,通过响应面分析的方法对其培1.3.1二水平设计:选10个因素、试验次数为24养基进行了优化。的Plackett-Burman设计,可考察各因素的主效应和交互作用的一级作用。1材料与方法1.3.2响应面分析:根据Box-Bohnken的中心组合设计原理[6]1.1菌株和培养基,由二水平设计确定的3因素各取3以L-精氨酸产生菌ZH-03(本实验室保藏菌水平。设计了

5、3因素3水平共15个试验点的响株)为实验菌株。琼脂斜面传代物在4℃保存,每4应面分析。周转接一次。2结果与分析菌种斜面保藏培养基(g/L):葡萄糖1,牛肉膏10,蛋白胨10,NaCl5,琼脂20。(灭菌前pH7.0)。2.1二水平设计完全培养基(g/L):葡萄糖10,蛋白胨10,牛肉用SAS软件的二水平设计分析各因素的主—18—第35卷第2期2006年4月发酵科技通讯效应,即其它因素不变时,某单个因素的变化对响米浆、磷酸二氢钾。根据Box-Bohnken的中心组应值的影响。实验结果表明硫酸铵、玉米浆、磷酸合设计原理,3因素各取3水平,设计了3因素3二氢钾对ZH-03产酸有显著影响。因

6、此,利用响水平共15个试验点的响应面分析实验,在中心值应面分析对硫酸铵、玉米浆、磷酸二氢钾3个培养重复3次实验。所得数据分析见表1,可见3因素基组分进行更深入研究。对精氨酸产量的影响并非简单的一次线性关系,2.2响应面分析而是呈二次抛物面关系。一次项对Y有一定影2.2.1实验设计与结果响,交叉乘积项对Y有显著影响。二水平设计试验确定了3因素,即硫酸铵、玉表1回归方程的方差分析MasterModelPredictiveModelSourceDFSSMSFPr>FDFSSMSFPr>FX110.0001650.0001650.0184770.8971810.0001650.0001650

7、.0085640.928542X210.0000180.0000180.0019880.96616310.0000180.0000180.0009210.976528X310.0198320.0198322.2225460.19620310.0198320.0198321.0301670.339829X1*X110.6887380.68873877.185670.00031710.7222860.72228637.518730.000282X1*X210.