实验四-大肠杆菌发酵培养基的优化解答

A淀粉/% 5 7 9
B黄豆饼粉/% 3 5 7
C蛋白胨/% 0.2 0.4 0.6
（3）设计试验方案
1）选择正交表 2）表头设计（不混杂） 3）列出试验方案 4）进行实验
因素
A
B
C
结果
实验号
1
1
1
1
2
1
2
2
3
1
3
3
4
2
1
3
5
2
2
1
6
2
3
2
7
3
1
2
8
3
2

数相等 任何两列中各横行组成的数字对，包含着所有可
能的数字对，且各种数字对出现的次数相等
4.实验的基本步骤 （1）明确任务 确定指标 （2）制定因素水平表
1）确定因素（A、B、C……） 2）选择因素的变化范围 3）确定因素水平数 4）制定因素水平表
因素水平 1 2 3
则实验的最佳实验条件为： A2 B2 C3，即最佳实验条件 为：淀粉为7%，黄豆饼粉5%，蛋白胨0.6%
若某一因素k3或者k1 最大，则说明所选择的该因素的水 平范围不合适， 如：对于因素C，k3最大，说明因素水平表 中所设计的最高水平0.6% 不一定为最佳。如果该因素的R值 较大，影响较显著，则必须进行重复实验或对照实验。
极差的大小反应在所选择的因素水平范围内该因素对测定结 果影响的程度。极差大的因素在所选择的因素水平范围内对 测定结果的影响最大，在测试过程中必须严格控制。
A： 首先计算各因素每个水平的平均效果和极差。
因素 实验号
1 2 3 4 5 6 7 8 9
k1 k2 k3
极差
A
1 1 1 2 2 2 3 3 3
OD值
二、灭菌 锥形瓶培养基：标记，加棉塞、报纸包扎。 1ml移液管2支
121℃，灭菌20min
三、接种
将菌种（教师预先培养好）摇匀后用无菌移 液管吸取0.5ml悬液，接到每一组培养基中 （接种量要完全一样）
四、发酵
将三角瓶置于恒温摇床中，37℃， 120rpm培养12h
五、比浊法测定各发酵液OD值
本实验以菌体生物量为指标，用四因素三水 平的正交试验确定大肠杆菌的最优培养基。
实验步骤
一、培养基的配制
1.将酵母浸膏、蛋白胨、氯化钠作为培养基的主要影响因素， 每一因素设定3个水平，进行三因素三水平的正交试验，试验 设计如表1
表1 正交试验表设计
因素水平 A酵母浸 膏/%
1
0.2
2
0.5
3
0.8
取下摇瓶，以空白培养基为对照，于600nm 处测定各摇瓶中发酵液的OD值，填入表中。 注意：如果OD值过大，需将发酵液作一定稀 释后再测定。
实验结果
填写正交实验表，分析数据，确定最优培养 基配方
因素
实验1 实验2 实验3 实验4 实验5 实验6 实验7 实验8 实验9
k1 k2 k3 极差R
表3 正交表实验结果记录及分析
A酵母浸膏 /%
1(0.2) 1(0.2) 1(0.2) 2(0.5) 2(0.5) 2(0.5) 3(0.8) 3(0.8) 3(0.8)
B蛋白胨 /%
1(0.5) 2(1) 3(1.5) 1(0.5) 2(1) 3(1.5) 1(0.5) 2(1) 3(1.5)
C氯化钠 /%
2.基本工具——正交表 记号：Ln（tm）
L：正交表的符号 n：表的行数（可安排试验的次数） t：表中的字码数（水平数） m：表的列数（最多可安排因素个数）
L8(27) L9(34) L16(45)
3.正交表的特点
试验点分布均匀、整齐可比 任何一列中各字码（水平）都出现，且出现的次
1）方法一：直接比较
因素
A
实验号
1
1
2
1
3
1
4
2
5
2
6
2
7
3
8
3
9
3
B
1 2 3 1 2 3 1 2 3
C
1 2 3 3 1 2 2 3 1
结果
X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7 X8 X9
2）方法二 直观分析
直观分析法是通过对每一因素的平均极差来分析问题。
所谓极差就是平均效果中最大值和最小值的差。有了极差， 就可以找到影响指标的主要因素，并可以帮助我们找到最佳 因素水平组合。
B蛋白胨 /%
1(0.5) 2(1) 3(1.5) 1(0.5) 2(1) 3(1.5) 1(0.5) 2(1) 3(1.5)
C氯化钠 /%
1(0.2) 2(0.5) 3(0.8) 2(0.5) 3(0.8) 1(0.2) 3(0.8) 1(0.2) 2(0.5)
D pH
1(6) 2(7) 3(8) 3(8) 1(6) 2(7) 2(7) 3(8) 1(6)
K最大- K最小
结果
X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7 X8 X9
B ：然后对计算结果进行分析，分析各因素的主次和影响趋 势，找到最优试验方案。
比较RA 、RB、RC值，R值越大的因素，影响越大，控 制要越严格，R值越小的因素，影响越小。
对每一个因素，选择K值最大的水平为最佳条件。如对 于因素A 淀粉，若k2>K1>k3 ，即k2最大，根据因素水平表中 的设计，其水平为7%。表明7%为最佳的淀粉浓度。对于因 素B ，k2最大，对于因素C ，k3最大。
其中对照实验条件应为：
试验1： A2 B2 C3 试验2： A2 B2 C4
C4应大于C3 对照两者的结果，若试验1结果值大于试验2，则试验1 条件即为最优化条件。若试验2结果值大于试验1，则应再改 变因素C的水平，继续做对照实验，直至达最佳结果。
四、比浊法测定发酵液菌浓
细菌培养物在生长过程中，由于原生质含量 的增加，会引起培养物混浊度的增高。细菌 悬液的混浊度和透光度成反比、与光密度成 正比，透光度或光密度可借助光电比浊计精 确测出，因此可用光电比浊计测定细胞悬液 的光密度（OD值），表示该菌在特定实验条 件下的细菌相对数目，进而反映出其相对生 长量。
1.单因素法 2.正交试验法 3.均匀试验设计
三、正交试验法
1.概念
利用已经设计好的表格--正交表--来安排试验并进 行数据分析的一种方法。
它是从全面试验中挑选出部分有代表性的点进行 试验，这些有代表性的点具备了“均匀分散，齐 整可比”的特点，是一种高效率、快速、经济的 实验设计方法。
B蛋白胨/%
0.5 1 1.5
C氯化钠 /% 0.5 1
1.5
D pH
6 7 8
2.按表2配制9组培养基入100ml锥形瓶中，每瓶25ml，（可四小 组分工合作）
表2 正交表实验方案
因素
实验1 实验2 实验3 实验4 实验5 实验6 实验7 实验8 实验9
A酵母浸膏 /%
1(0.2) 1(0.2) 1(0.2) 2(0.5) 2(0.5) 2(0.5) 3(0.8) 3(0.8) 3(0.8)
大肠杆菌发酵培养基的优化
实验目的
1.掌握发酵培养基的配制方法 2.熟悉用正交试验优化发酵培养基的方法 3.学习比浊法测定发酵液菌浓的方法
实验原理
一、培养基的配制方法
1.确定培养基的基本组成 2.确定所用原材料的种类 3.确定所用原材料的浓度配比关系
二、培养基优化方法（原材料种类和浓度配比优化）
(X1+X2+X3)/3 (X4+X5+X6)/3 (X7+X8+X9)/3
K最大- K最小
B
1 2 3 1 2 3 1 2 3
(X1+X4+X7)/3 (X2+X5+X8)/3 (X3+X6+X9)/3
K最大- K最小
C
1 2 3 3 1 2 2 3 1
(X1+X5+X9)/3 (X2+X6+X7)/3 (X3+X4+X8)/3
1(0.2) 2(0.5) 3(0.8) 2(0.5) 3(0.8) 1(0.2) 3(0.8) 1(0.2) 2(0.5)
D pH
1(6) 2(7) 3(8) 3(8) 1(6) 2(7) 2(7) 3(8) 1(6)
OD值