培养基筛选的利器试验设计DesignofExperimentDOE-Sartorius

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山葡萄酒MLF乳杆菌最佳培养基的筛选

山葡萄酒MLF乳杆菌最佳培养基的筛选

山葡萄酒MLF乳杆菌最佳培养基的筛选刘东旭;高鹏飞;丁玉萍;薛秀珍【摘要】以OD600值作为评价指标,对MRS和改良M17培养基进行比较选择出基础培养基,在基础培养基中添加不同的果汁探究不同果汁对MLF乳杆菌的影响;采用单因素和正交试验对果汁加量、碳源、总氮源和盐液A进行优化,得出最佳组合为:大豆蛋白胨为5.4g/L,胰蛋白胨为5.4g/L,牛肉蛋白胨为3.6g/L,酵母浸粉为3.6g/L,K2 HPO4为0.7g/L,抗坏血酸为0.5g/L,盐液A为2g/L,甘油为8g/L,乳糖为8g/L,葡萄汁为130g/L.此培养基培养MLF乳杆菌,其培养液的OD600值比改良M17培养基高大约32.2%.【期刊名称】《佳木斯大学学报(自然科学版)》【年(卷),期】2017(035)006【总页数】5页(P996-1000)【关键词】山葡萄酒;苹果酸-乳酸发酵菌;培养基;筛选【作者】刘东旭;高鹏飞;丁玉萍;薛秀珍【作者单位】佳木斯大学生命科学学院,应用微生物研究所,黑龙江佳木斯 154007;佳木斯大学生命科学学院,应用微生物研究所,黑龙江佳木斯 154007;佳木斯大学生命科学学院,应用微生物研究所,黑龙江佳木斯 154007;佳木斯大学生命科学学院,应用微生物研究所,黑龙江佳木斯 154007【正文语种】中文【中图分类】Q93-3;TS261.4葡萄酒的酿造过程包括主发酵和后发酵两个阶段,主发酵主要由酵母菌将糖转化为酒精,完成酒精发酵(Alcoholic Fermentation AF),后发酵主要由乳酸菌将苹果酸转化为乳酸,完成苹果酸-乳酸发酵(malolactic fermentation, MLF)[1]。

苹果酸-乳酸发酵是酒精发酵结束后,乳酸菌以L-苹果酸(二元酸)为底物,在苹果酸-乳酸酶催化下转变成L-乳酸(一元酸)和CO2的过程[2]。

二元酸向一元酸的转化不光可以使果酒的总酸下降,酸涩感降低,同时也因乳酸在感官上更加柔和圆润,使得葡萄酒的口感得到明显的改善[3]。

应用正交设计筛选小叶章诱导培养基的配方

应用正交设计筛选小叶章诱导培养基的配方

应用正交设计筛选小叶章诱导培养基的配方张玉;冷海楠;徐明怡;倪红伟;王丽媛【摘要】Young stem from Calamagrostisangustifolia was used as explants. The effects of three kinds of hormones including 6-BA, TDZ, and NAA on Calamagrostisangustifolia were studied. The proper induction medium isselected out by orthogonal design, moreover, the kind and suitable level of hormone were ascertained.The results show that 6-BA is the critical factor for induction, the optimummedium forinitiation is: 1/2MS +6 -BA 0.5 mg·L-1+TDZ0.1mg·L-1+NAA0.1 mg·L-1.%以小叶章的茎段作外植体,采用正交设计法,考察6-BA、TDZ、NAA三种激素对小叶章初代培养产生的影响,确定适宜的激素种类及水平,优化筛选出适宜小叶章的诱导培养基.研究表明,激素6-BA是茎段诱导的关键因素;适宜小叶章初代培养的培养基配方为:1/2MS+6-BA0.5 mg·L-1+ TDZ0.1mg·L-1+NAA0.1 mg·L-1。

【期刊名称】《国土与自然资源研究》【年(卷),期】2016(000)002【总页数】3页(P87-89)【关键词】小叶章;正交设计;诱导培养基【作者】张玉;冷海楠;徐明怡;倪红伟;王丽媛【作者单位】黑龙江省科学院自然与生态研究所湿地与生态保育国家地方联合工程实验室,哈尔滨150040;黑龙江省科学院自然与生态研究所湿地与生态保育国家地方联合工程实验室,哈尔滨150040;黑龙江省科学院自然与生态研究所湿地与生态保育国家地方联合工程实验室,哈尔滨150040;黑龙江省科学院自然与生态研究所湿地与生态保育国家地方联合工程实验室,哈尔滨150040;黑龙江省科学院自然与生态研究所湿地与生态保育国家地方联合工程实验室,哈尔滨150040【正文语种】中文【中图分类】S188小叶章(CalamagrostisangustifoliaKom.)又名苫房草,是禾本科拂子茅属多年生根茎型草本植物,在我国主要分布于东北、华北、内蒙古等地区的平原低洼湿地,是三江平原典型草甸、沼泽化草甸的建群植物和优势植物[1-4]。

雨生红球藻培养基筛选及诱导条件优化

雨生红球藻培养基筛选及诱导条件优化

雨生红球藻培养基筛选及诱导条件优化作者:张勇李林品吴秋瑾来源:《科技风》2022年第01期摘要:目的:本文通过筛选有利于雨生红球藻营养生长的培养基,优化雨生红球藻内虾青素的积累条件。

方法:选用7种培养基对4株雨生红球藻分别进行培养,同时筛选出最适于4种藻株营养生长的培养基。

探究雨生红球藻在光胁迫、缺氧、高盐3种条件下诱导虾青素积累情况。

结果:4个不同雨生红球藻藻株在配方A培养基中的生物量比其他6种试验培养基的生物量高1.54-6.29倍;在优势培养基配方A中,HP3的生物量最大,可达到6.03×106个/mL;HP3在缺氮的胁迫条件下,虾青素产量最高,可达到20.96mg/L,比光诱导获得的最佳虾青素产量高0.96倍,比高盐获得的最佳虾青素产量高1.53倍。

结论:该研究中最适于试验藻株营养生长的培养基是配方A,当胁迫条件为缺氮9%时虾青素积累量最大。

关键词:雨生红球藻;虾青素;培养基筛选;诱导条件优化近年来,随着我国经济的发展和人民生活水平的提高,人们对健康的意识也在不断提高。

水是水生生物中最重要的组成部分之一。

雨生红藻具有良好的生物学特性,营养价值高及无毒等优点,是一种很有前景的生物可以利用资源。

雨生红藻是自然界中广泛存在的绿藻,属于团藻目红藻科。

雨生红藻又被称为湖生红藻或湖生雪球藻,被公认为自然界中生产天然虾青素的最好生物,因此利用该藻菌提取虾青素具有很大的应用前景已经成为当前国际研究的热点。

虾青素是一种天然的水溶性高分子化合物,具有生物活性。

主要存在于藻类、细菌以及各种植物中。

在自然界中,有许多氨基酸被发现并应用到生产生活与食品领域上;虾类可以作为营养添加剂和保健品等;同时也可利用其自身所具备的酶特性来调节细胞内pH值以增强对微生物生长发育影响而发挥作用。

目前在我国研究较多的是虾类中提取出来鱼粉和甲壳素两种物质作为提取虾青素原料,但这种方法对环境要求较高,且易受菌种的影响。

而雨生红球藻作为提取虾青素的一种重要来源,在很多领域有着巨大价值。

酵母菌选育、最适培养基筛选及菌种发酵培养

酵母菌选育、最适培养基筛选及菌种发酵培养

酵母菌选育、最适培养基筛选及菌种发酵培养[摘要]在无菌条件下,用紫外线对酵母菌(yeast)进行不同时长的照射诱变处理,选出合适的诱变菌种进行振荡培养。

经振荡培养后的诱变菌种运用正交试验设计的方法采用四个因素三个水平选出最适的菌种培养基,进行进一步的发酵培养。

在发酵罐中加入最适培养基成分和合适的酵母菌诱变菌种进行发酵扩培,最终获得大量的菌种和发酵产物。

[关键词]酵母菌,紫外线,最适培养基,正交试验设计,发酵培养面包酵母(Saccharomyces cerevisiae)是一种单细胞微生物,是酵母菌的一种,它含蛋白质50%左右,氨基酸含量高,富含B族维生素,还有丰富的酶系和多种经济价值很高的生理活性物质。

几千年前人类就用面包酵母发酵面包和酒类,在现代食品工业方面,广泛用作人类主食面包、馒头、包子、饼干糕点等食品的优良发酵剂和营养剂。

本实验选用的物理诱变因子为紫外线,DNA能强烈吸收紫外线,尤其是碱基中的胸腺嘧啶,从而在形成二聚体,改变DNA结构,引起基因突变。

本实验的面包酵母菌经不同时长的紫外线诱变处理,培养出的适合的诱变菌种进行最适的菌种培养基的筛选和发酵培养。

最适菌种培养基的筛选是通过正交实验设计进行的。

正交试验设计(Orthogonal experimental design)是研究多因素多水平的又一种设计方法,它是根据正交性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,正交试验设计是分式析因设计的主要方法,是一种高效率、快速、经济的实验设计方法。

正交表是一整套规则的设计表格,用L为正交表的代号,n为试验的次数,t为水平数,c为列数,也就是可能安排最多的因素个数,本实验采用了四因素三水平进行最适培养基的筛选。

选出合适的诱变菌种和适合诱变的酵母菌生长的培养基后,便可以能过发酵罐进行发酵培养,分时段观察记录发酵过程中的PH,溶氧,菌种数。

绘制出面包酵母的生长曲线1材料与方法1.1实验材料菌种:面包酵母菌仪器:高压蒸汽灭菌锅,超净工作台,光学显微镜,恒温培养摇床,分析天平,小型发酵罐用品:枪头及1mL和0.5mL移液器,三角瓶,试管,玻璃涂棒,平皿,血球计数板,酒精灯,棉塞,试管架,盖玻片,记号笔试剂:酵母膏,蛋白胨,(NH4)SO4,葡萄糖PDA培养基,PDA液体培养基(不加琼脂):去皮马铃薯200克、葡萄糖20克、琼脂20克、自来水1000毫升、自然PH [其做法是称取200g马铃薯,洗净去皮切碎,加水1000ml煮沸半个小时,纱布过滤,再加10~20g葡萄糖和17~20g琼脂,,高压蒸气(121℃)灭菌20分钟,冷却后贮存备用。

一种利用微生物筛选三甲胺裂解酶抑制剂的方法[发明专利]

一种利用微生物筛选三甲胺裂解酶抑制剂的方法[发明专利]

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010984799.8(22)申请日 2020.09.18(71)申请人 中国药科大学地址 210009 江苏省南京市鼓楼区童家巷24号(72)发明人 储卫华 衡星 (74)专利代理机构 南京经纬专利商标代理有限公司 32200代理人 唐循文(51)Int.Cl.C12Q 1/527(2006.01)C12Q 1/02(2006.01)C12R 1/22(2006.01)(54)发明名称一种利用微生物筛选三甲胺裂解酶抑制剂的方法(57)摘要本发明涉及微生物,具体涉及一种利用微生物筛选三甲胺裂解酶抑制剂的方法;一种微生物三甲胺裂解酶抑制剂筛选方法,其特征在于包括以下步骤:将指示菌肺炎克雷伯菌ATCC 13883接种于只含胆碱的特定培养基中;将待筛选物质以低于最低抑菌浓度加入到上述培养基中,37℃,厌氧培养12‑48小时;取培养液测定三甲胺的含量,以未加待检物的培养液为对照,三甲胺的含量低于对照组,说明该物质能够抑制微生物转化胆碱生成三甲胺,是一种三甲胺裂解酶抑制物;该方法不仅具有快速简便,容易操作,试剂需要量少,可进行高通量筛选、且结果准确的优点。

权利要求书1页 说明书3页 附图1页CN 112029818 A 2020.12.04C N 112029818A1.一种微生物三甲胺裂解酶抑制剂筛选方法,其特征在于包括以下步骤:(1)将指示菌肺炎克雷伯菌ATCC 13883接种于特定培养基中;(2)将待筛选物质以低于最低抑菌浓度加入到上述培养基中,37℃,厌氧培养12-48小时;(3)取培养液测定三甲胺的含量,以未加待检物的培养液为对照,三甲胺的含量低于对照组,说明该物质能够抑制微生物转化胆碱生成三甲胺,是一种三甲胺裂解酶抑制物。

2.根据权利要求1所述的方法,其特点在于所述的特定培养基为每升培养液中含有:KH 2PO 4 1 g ,K 2HPO 4 2.5 g , (NH4)2SO4 2 g , MgSO40.1 g 以及2.0834g胆碱。

蒙特罗番茄腋芽组培培养基的筛选

蒙特罗番茄腋芽组培培养基的筛选

蒙特罗番茄腋芽组培培养基的筛选DOI:10.14088/jki.issn0439-8114.2014.20.062Screening Tissue Culture for Axillary Buds of Montero Tomato VarietyYANGBo1,YU Lian-hai2 ,GE Yan-nan2,LI Xin-jiang1 (1.Jilin Agricultural Science and TechnologyUniversity ,Jilin 132101 ,Jilin ,China;2. Jilin City Fengman District Agriculture andVegetable Technology Promotion Center ,Jilin 132013 ,Jilin ,China ):In order to improve the propagation speed of Montero tomato seedlings ,different mediumformulations were used to screen tissue culture of axillary buds. The results showed that axillary buds after disinfection were cut into 0.2 〜0.3 mm size and seeded into the induction medium of MS+0.5 mg/L 6-BA+0.1 mg/L NAA +1.0 mg/L GA3 ,the rate of induction was 90%. The seedlings after germination were seeded into the proliferation medium of MS+0.5mg/L 6-BA +0.04 mg/L NAA and had higher proliferation index. Using 1/2 MS+ 0.8 mg/L IBA+3 g/L activated carbon as rooting medium,the effects of rooting was the best with therooting rate of 100%.蒙特罗番茄是一种早熟的杂交一代新品种,适合于早春及反季节温室栽培。

DOE实验设计实例操作(1)

DOE实验设计实例操作(1)
• 试写出直交表L8(27)可提供多少自由度,最多可以配置 几个因子。
• 试写出直交表L9(34)可提供多少自由度,最多可以配置 几个因子。
• 试写出直交表L81(340)可提供多少自由度,最多可以配 置几个因子。
• 写出直交表L64(421)可提供多少自由度,最多可以配置 几个因子。
DOE
L4(23)直交表
DOE
一次一因素的实验
实验次数 A
B
C
D
E
F
G
实验結果
1
A1 B1 C1 D1 E1 F1 G1 1
2
A2 B1 C1 D1 E1 F1 G1 2
3
A2 B2 C1 D1 E1 F1 G1 3
4
A2 B2 C2 D1 E1 F1 G1 4
5
A2 B2 C2 D2 E1 F1 G1 5
6
A2 B2 C2 D2 E2 F1 G1 6
第一列
第二列
第三列
1
1
X
1
=
1
2
1
X
1
=
1
3
1
X
-1
=
-1
4
1
X
-1
=
-1
5
-1
X
1
=
-1
6
-1X1=-17-1
X
-1
=
1
8
-1
X
-1
=
1
在正交表中,这样的闭环还有(1,4,5),(2,4,6),(3,4 ,7),(1,6,7),(2,5,7),(3,5,6)总共七个组合
DOE
这种列之间的乘法关系正好对应因素之间的交互作用,就是说 如果将A因素排在第一列,B因素排在第二列,则AXB交互作用会 在第三列体现出来,如下表:

【化学课件】微生物的选择培养和计数2022-2023学年高二下学期生物人教版(2019)选择性必修3

【化学课件】微生物的选择培养和计数2022-2023学年高二下学期生物人教版(2019)选择性必修3
酵母菌、霉菌等真菌 金黄色葡萄球菌
能消除石油污染的微生物 自养型微生物 固氮菌
核心归纳
2、两种纯培养方法比较
平板划线法
稀释涂布平板法
主要步骤
接种环在固体培养基表面 等比稀释操作和涂布平板操作 连续划线
接种工具 单菌落的获得
平 划板线接划法种线最法开环始不稀 均的能释匀划达涂涂线到布布很对平得可细板到能菌法的菌进会菌类行进落会计行互长数等不成的比接一目稀触片的涂释,,,,可布因导在以器致为合确无平适定法板的菌稀类释的倍密数度下,, 从最计后数划,线此外的灼区再烧通域接过挑种计取环算的可时以稀候得也释知会度原杀液合死的适一菌,部落分整数菌个。类平。板上都可找到
必须要对土样进行充分稀释,然后再将菌液涂布到制备好的培养基上,也就 是要采用稀释涂布平板法。
选择培养基 + 稀释涂布平板
单菌落
(二)微生物的选择培养
3.稀释涂布平板法的操作过程: 梯度稀释 (1)梯度稀释
涂布平板
1 mL 1 mL 1 mL 1 mL 1 mL 1 mL
10g
1×102 1×103 1×104 1×105 1×106 1×107

自然界中微生物数量繁多,种类庞杂,要想从中分离出需要的特定微
实 生物并不容易,尤其当要分离的微生物在混合菌群中不是优势种群时,仅
1 通过一般的平板划线法或稀释涂布平板法很难实现。该怎么办呢?
稀释涂布平板法中出现的杂菌
新课导入 科学实例 寻找耐高温的DNA聚合酶
在美国黄石国家公园的一个热泉中发现了耐热的水生栖热菌, 并分离到耐高温的DNA聚合酶。
稀释103倍
稀释104 倍
恒温培养箱
空白对照
稀释105倍

DOE-培养基筛选的利器实验设计-Sartorius

DOE-培养基筛选的利器实验设计-Sartorius

在等高图中,可以查看 PowerCHOTM1,PowerCHOTM2,ProCHOTM4(三条边)的组合对 Y 值 (产率)的影响,红色区域是最佳的混合比率区。 而点击 Predict 中的 Optimizer 按钮,可以得到产量最高的预测值,也即 Y 为最大值,以及此
时 PowerCHOTM1,PowerCHOTM2,ProCHOTM4 的比率。
从工艺放大的角度,我们建议尽量不要将大于 3 种培养基,且选择同一品牌的培养基进行 混合。原因是在工艺放大后,培养基混合会使得操作复杂化,而如果混合的培养基为同一 品牌,在大规模生产中,可以采用培养基定制来解决这一问题。
基本概念 DOE 是用于帮助更有效地研究 X 和 Y 之间的关系,也即 Y=f(x),其中 y 为是响应值,也即实验 中的输出值,在细胞培养中可以是单细胞产率 Pcd,也可以是质量,或者是活细胞密度 VCD。 x 也就是因子,即可能会对结果产生影响的因素。f(x),模型,即是符合 Y 和 x 关系的方程式。
另外一个是 Summary of Fit.
R2 表示模型可以解释的变异占总变异的比例,因此完美的模型 R2 为 1,在实际实验中需要 R2 接近于 1。Q2>0.1 表示模型显著,但对于一个好的模型需要 Q2>0.5;如果 Model Validity <0.25,表示模型在显著性上出了问题;而对于可靠的模型 Reproducibility 需要大于 0.5。 第6步 在模型通过可靠性评估后,进行结果分析。点击 Predict 中的 Contour 按钮,可以查看等高 图。
本文中主要介绍了 DOE 中的混料设计(Mixture Design)在培养基混合筛选中的应用。
在传统的培养基筛选中,往往是将细胞株分别培养于 3~10 种培养基,而后对目标产物的产 率,以及质量进行检测,从而来筛选适合的培养基。这种方法至今为止也是广泛使用的,然 而在某些情况下未必能够满足生产要求。在培养基筛选过程中,往往会发现细胞在某种培养 基中能够达到很高细胞密度,然而 PCD 不高,而另外一种培养基,PCD 较高,细胞密度 较低。或者,一种培养基得到高产率,而另外一种得到高质量。在这样的状况下,培养基混 合很可能会是一个简单快捷的解决方案。

Mixture与响应面法结合开发BHK-21细胞无血清悬浮培养基

Mixture与响应面法结合开发BHK-21细胞无血清悬浮培养基

Mixture与响应面法结合开发BHK-21细胞无血清悬浮培养基汪梁;刘旭平;谭文松【摘要】This study is to optimize the suspended serum-free medium for BHK-21 cells by combining Mixture experiment design with response surface analysis(RSA). Based on 6 media A-F of known formulation in the laboratory, the optimal combination of the medium withA:B:C:D:E:F=0:0:11:0:9:0 was screened by the Mixture test. The contents of several key constituents in the medium were optimized by RSA, and the optimal concentrations of glutamine, tyrosine, bovine serumalbumin(BSA)and calcium ion were 3 mmol/L, 2.5 g/L, 0 g/L and 0 mmol/L respectively. The serum-free medium effectively supported the suspending growth of BHK cells. The maximum viable cell density of BHK cells in cell suspension culture reached 140.21×105 cells/ml, which was 1.95 times in basal medium. The suspended serum-free medium for BHK-21 cells was developed by combining Mixture experiment design with RSA, which lays a foundation for the industrial production of foot-and-mouthdisease(FMD)vaccine while using BHK-21 cells.%采用Mixture与响应面实验设计相结合的方法开发BHK-21细胞无血清悬浮培养基。

半夏愈伤组织诱导与分化最适培养基筛选

半夏愈伤组织诱导与分化最适培养基筛选

半夏愈伤组织诱导与分化最适培养基筛选林秋月;曾万勇;李天佩;李睿;陈平;李金华【摘要】以半夏[Pinellia ternata (Thunb.) Breit.]叶片为试验材料,研究不同培养基配方对半夏叶片的诱导脱分化、愈伤组织增殖及分化的影响.结果表明,适合半夏叶片诱导脱分化的培养基为MS+0.8 mg/L6-BA+1.8 mg/L NAA+0.1 mg/L 2,4-D;适合愈伤组织增殖的培养基为MS+0.5 mg/L 6-BA+1.0 mg/L2,4-D;适合分化生长的培养基为MS+0.8 mg/L 6-BA +0.2 mg/L NAA+3.0 mg/L 2,4-D.【期刊名称】《湖北农业科学》【年(卷),期】2014(053)013【总页数】4页(P3183-3186)【关键词】半夏[Pinellia ternata(Thunb.) Breit.];组织培养;激素;愈伤组织【作者】林秋月;曾万勇;李天佩;李睿;陈平;李金华【作者单位】武汉轻工大学生物与制药工程学院,武汉430023;武汉轻工大学生物与制药工程学院,武汉430023;武汉轻工大学生物与制药工程学院,武汉430023;武汉轻工大学生物与制药工程学院,武汉430023;武汉轻工大学生物与制药工程学院,武汉430023;武汉轻工大学生物与制药工程学院,武汉430023【正文语种】中文【中图分类】Q943.1半夏[Pinellia ternata (Thunb.)Breit.]别名旱半夏、三叶半夏、半月莲,为天南星科半夏属多年生草本植物,以块茎入药,能燥湿化痰、降逆止咳,生用消疖肿,主治咳嗽痰多、恶心呕吐等[1]。

半夏含半夏生物碱、半夏蛋白、β-谷甾醇、刺激性成分草酸钙、多种氨基酸等,还含有挥发油、游离有机酸、3,4-二羟基苯甲醛、淀粉、胆碱和葡萄糖苷等多种成分。

半夏生物碱有镇痛、抗血栓形成等作用;半夏蛋白、β-谷甾醇有抗肿瘤作用。

因此,备受国内外的关注,需求量较大[2]。

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本文中主要介绍了 DOE 中的混料设计(Mixture Design)在培养基混合筛选中的应用。
在传统的培养基筛选中,往往是将细胞株分别培养于 3~10 种培养基,而后对目标产物的产 率,以及质量进行检测,从而来筛选适合的培养基。这种方法至今为止也是广泛使用的,然 而在某些情况下未必能够满足生产要求。在培养基筛选过程中,往往会发现细胞在某种培养 基中能够达到很高的细胞密度,然而 PCD 不高,而另外一种培养基,PCD 较高,细胞密度 较低。或者,一种培养基得到高产率,而另外一种得到高质量。在这样的状况下,培养基混 合很可能会是一个简单快捷的解决方案。
实验结论 由此可见,Y 的预测最大值为 6.26mg/ml,而此时Байду номын сангаас PowerCHOTM1,PowerCHOTM2,ProCHOTM4 分别为,40%,60%和几乎为 0%,也即从实验结果可以得出,proCHOTM4 在三种培养基混 合中对达到最高产率无显著作用,最佳的混合配比为 PowerCHOTM1:PowerCHOTM2=4:6。 需要强调的是,DOE 只是在实验中辅助我们最优化的设计实验,模型可靠性最终还是依赖于 根据工作表进行的实验结果是否准确,可重复。而最后得到的结果,也需要进一步回归到实 验中进行检验。 DOE 是一种最有效的提高产率和优化工艺的方法,已被广泛的应用到生物制药生产中的上下 游工艺步骤中。赛多利斯的 DOE 工具(BioPAT MODDE®)结合 Sartorius/Lonza 培养基以及 PAT 技术是一个可以帮助广大研发工作者、工艺开发工程师、工艺优化工程师、数据统计人员等 研究复杂工艺的最佳实验设计工具,不仅可以为实验优化方案决策提供坚实的理论基础,寻 找到最优的参数及其范围,还可以预测工艺中潜在的风险。
从工艺放大的角度,我们建议尽量不要将大于 3 种培养基,且选择同一品牌的培养基进行 混合。原因是在工艺放大后,培养基混合会使得操作复杂化,而如果混合的培养基为同一 品牌,在大规模生产中,可以采用培养基定制来解决这一问题。
基本概念 DOE 是用于帮助更有效地研究 X 和 Y 之间的关系,也即 Y=f(x),其中 y 为是响应值,也即实验 中的输出值,在细胞培养中可以是单细胞产率 Pcd,也可以是质量,或者是活细胞密度 VCD。 x 也就是因子,即可能会对结果产生影响的因素。f(x),模型,即是符合 Y 和 x 关系的方程式。
第4步
根据以上工作表的组合以及顺序(Run Order)行实验,得出的 Y 值填入工作表的第 8 列。
第5步 点击 Home 中的 Analysis Wizard 按钮,进行模型评估。在 DOE 软件中,有大量的参数可以用 来评估或辅助评估模型,主要有 Results Variation , Response Distribution , Significance of Terms,Residuals Normal Probability Plot,Observed vs. Predicted Values 等。 特别要强调的是两个,一个是方差分析(ANOVA)表:
实验设计 本文中采用的 DOE 软件为 Umetrics 的 MODDE (vesion 10)。 第1步 输入 x,分别为 x1= ProCHOTM4,x2= PowerCHOTM1,x3=PowerCHOTM2,取值范围均为 0%-100%。
第2步 输入 y,产率 mg/ml
第3步 选择 MODDE 自动推荐的 Modified Simplex cCentroid 模型,点击 home 中的 design wizard 按 钮产生工作表。在工作表中,第 1 列 Exp No 为默认的实验编号;第 2 列 Exp Name 为实验名 称,可以默认也可以自行命名;第 3 列 Run Order 为随机化的实验顺序;第 4 列 Incl/excl 可 以人为选着是否需要这一组实验,推荐默认,即全部为 Incl;第 5-7 列为 Modified Simplex Centroid 模型的实验组合,在本案例中也就是不同的培养基比率的组合。其中,11-13 行为 中心点的 3 个重复,以评估整个实验的可重复性。第 8 列为实验输出,也即 y。
在等高图中,可以查看 PowerCHOTM1,PowerCHOTM2,ProCHOTM4(三条边)的组合对 Y 值 (产率)的影响,红色区域是最佳的混合比率区。 而点击 Predict 中的 Optimizer 按钮,可以得到产量最高的预测值,也即 Y 为最大值,以及此
时 PowerCHOTM1,PowerCHOTM2,ProCHOTM4 的比率。
混料设计 试验者要通过试验得出各种成分比例与指标的关系。例如,某种不锈钢由铁、镍、铜、铬 4 种元素组成,我们想知道每种元素所占比例与抗拉强度的数量关系。对于该类问题,研究的 是在整个产品中各个成分所占的比率问题,显然,这些比率的总和应该为 100%。研究这类 问题的实验设计称为混料设计。
案例研究 背景介绍 在传统的培养基筛选中,发现 Sartorius/Lonza 提供的 PowerCHOTM1,PowerCHOTM2,ProCHOTM4 三种培养基能得到较高产率的抗体,现采用混料设计来研究是否可以通过优化三种培养基的 混合比率,来进一步提高产率。
DOE - 培养基筛选的利器
实验设计(Design of Experiment, DOE)自 20 世纪初创以来,在产品设计、生产过程控制、质量 优化工程等方面得到了普遍的推广和应用。随着 2005 年,FDA 对质量源于设计(Quality by Design,QbD)概念的提出,越来越多的制药过程不仅采用 DOE 提高实验效率,也通过其进 行质量和风险控制。
另外一个是 Summary of Fit.
R2 表示模型可以解释的变异占总变异的比例,因此完美的模型 R2 为 1,在实际实验中需要 R2 接近于 1。Q2>0.1 表示模型显著,但对于一个好的模型需要 Q2>0.5;如果 Model Validity <0.25,表示模型在显著性上出了问题;而对于可靠的模型 Reproducibility 需要大于 0.5。 第6步 在模型通过可靠性评估后,进行结果分析。点击 Predict 中的 Contour 按钮,可以查看等高 图。
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