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大观霉素发酵培养基的响应曲面法优化

张文军  
【摘要】:大观霉素(Spectinomycin hydrochloride)是在1961年由Mason等从壮观链霉菌(Streptinomyces spectabilis)发酵液中分离出的一种广谱抗菌素。中国医学科学院于1972年从杭州土壤中分离到壮观链霉菌1043,并对其产生的壮观放线菌素进行鉴定,证明和国外报道的抗生素M-141是同种抗生素。大观霉素属于氨基糖苷类广谱抗生素,对革兰式阳性菌及革兰式阴性菌均有抗菌作有,在临床上主要用于治疗淋病奈瑟氏菌引起的感染,具有疗效突出,副反应少和使用安全的优点,为我国治疗淋病的首选药物之一及美国CDC指定的作为治疗耐药淋球菌的最佳药物。新的研究表明,大观霉素对于引起现代禽类养殖业巨大损失的一种疾病—球虫病的治疗也有作用。因此,对于大观霉素进行菌种选育及发酵条件的优化以提高其产量具有重要的社会及经济价值。 本文以大观霉素的产生菌,菌号为B-88的链霉菌为材料,用氯化锂和紫外线复合处理菌种的原生质体,去获取产生相对效价较高的菌株以进行发酵条件的优化。 用响应曲面法对Streptinomyces spectabilis发酵液培养基成分进行优化。首先用部分因子实验设计(Fractional factorial design)对培养基组分进行筛选实验,实验数据表明:葡萄糖、酵母粉、玉米浆三个因子是对实验效价有显著影响的因子(p<0.01),淀粉、鱼粉、K_2HPO4、KCL四个因子对实验效价的影响不显著(p>0.01)。接着对部分因子实验设计中的因子点和中心点的数值进行独立因子t检验。分析得出因子点的数值与中心点的数值没有显著差异,这表明,中心点所在的位置不够充分接近实验效价最大值所在区域,这时进行梯度寻优试验(Steepest ascent path)。因为响应曲面拟合方程只在考察的紧接邻域才充分近似真实情形,在其它区域,拟合方程与被近似的函数方程毫无相似之处,几乎无意义。所以,要先逼近最大产效价区域后才能建立有效的响应曲面拟合方程。梯度寻优法以实验值变化的梯度方向为爬坡方向,根据各因素效应值的大小确定变化步长,能快速、经济地逼近最大产生效价的区域。根据部分因子实验的结论,设定淀粉、鱼粉、KH_2PO4、KCL四因子为低水平时的值,对葡萄糖、酵母粉、玉米浆三个因素进行梯度寻优。梯度寻优实验的结果为:葡萄糖、酵母粉、玉米浆


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