实验一培养基优化-副本.ppt

1、实验一微生物培养基优化,优化培养基的目的和方法,成分 通过单因子实验最终确定出最适宜的培养基成分; 当培养基成分确定后,剩下的问题就是各成分最适的浓度,由于培养基成分很多,为减少实验次数常采用一些合理的实验设计方法。,正交实验设计,根据问题的要求和客观的条件确定因子和水平，列出因子水平表; 根据因子和水平数选用合适的正交表，设计正交表头，并安排实验; 根据正交表给出的实验方案，进行实验; 对实验结果进行分析，选出较优的实验条件以及对结果有显著影响因子。,一、实验目的,掌握微生物斜面培养基、种子培养基及发酵培养基确定方法，学会对已确定菌种确定实验室发酵工艺。,二、实验原理,生物量的测定方法有比浊

2、法和直接称重法等。由于细菌、酵母等单细胞生物在液体深层通气发酵过程中是以均一混浊液的状态存在的，所以可以采用直接比色法进行测定。,三、仪器与试剂,全恒温振荡培养箱，分光光度计、电热恒温水浴槽、天平、电炉。 试剂为葡萄糖、胰蛋白胨、 酵母浸粉、NaCl。,四、实验方法,（1）培养基的配制 表1正交表试验设计,表2 正交表实验方案,(2) 将上述培养基配制好以后，每支支试管装入培养基 3ml，于 121下灭菌 25 min，冷却。 (3) 冷却后接种(接种量为 5%)，置于 37 培养箱进行培养。 (4) 测OD 值：将接种0 h、 2 h、3 h、4 h、5 h不同时间的菌悬液摇均匀后于600

3、nm 波长、1cm 比色皿中测定 OD 值。比色测定时，用未接种的培养基作空白对照，并将 OD 值填入表中，最终确定最佳培养基的组成及发酵时间。,五、思考题,(1) 比浊计数在生产实践中有何应用价值？ (2) 本实验为什么采 600 nm 波长测定大肠杆菌菌悬液的光密度？如果你在实验中需要测定酵母菌生长的 OD 值，你将如何选择波长？,2.1 试验方案设计,实例：为提高山楂原料的利用率，研究酶法液化工艺制造山楂原汁，拟通过正交试验来寻找酶法液化的最佳工艺条件。,试验设计前必须明确试验目的，即本次试验要解决什么问题。试验目的确定后，对试验结果如何衡量，即需要确定出试验指标。试验指标可为定量指标，

4、如强度、硬度、产量、出品率、成本等；也可为定性指标如颜色、口感、光泽等。一般为了便于试验结果的分析，定性指标可按相关的标准打分或模糊数学处理进行数量化，将定性指标定量化。,（1） 明确试验目的，确定试验指标,对本试验而言，试验目的是为了提高山楂原料的利用率。所以可以以液化率液化率=(果肉重量-液化后残渣重量)/果肉重量100%为试验指标，来评价液化工艺条件的好坏。液化率越高，山楂原料利用率就越高。,下一张,主 页,退 出,上一张,根据专业知识、以往的研究结论和经验，从影响试验指标的诸多因素中，通过因果分析筛选出需要考察的试验因素。一般确定试验因素时，应以对试验指标影响大的因素、尚未考察过的因素

5、、尚未完全掌握其规律的因素为先。试验因素选定后，根据所掌握的信息资料和相关知识，确定每个因素的水平，一般以2-4个水平为宜。对主要考察的试验因素，可以多取水平，但不宜过多（6），否则试验次数骤增。因素的水平间距，应根据专业知识和已有的资料，尽可能把水平值取在理想区域。,（2） 选因素、定水平，列因素水平表,对本试验分析，影响山楂液化率的因素很多，如山楂品种、山楂果肉的破碎度、果肉加水量、原料pH 值、果胶酶种类、加酶量、酶解温度、酶解时间等等。经全面考虑，最后确定果肉加水量、加酶量、酶解温度和酶解时间为本试验的试验因素，分别记作A、B、C和D，进行四因素正交试验，各因素均取三个水平，因素水平表

6、见表10-3所示。,10-3 因素水平表,正交表的选择是正交试验设计的首要问题。确定了因素及其水平后，根据因素、水平及需要考察的交互作用的多少来选择合适的正交表。正交表的选择原则是在能够安排下试验因素和交互作用的前提下，尽可能选用较小的正交表，以减少试验次数。 一般情况下，试验因素的水平数应等于正交表中的水平数；因素个数（包括交互作用）应不大于正交表的列数；各因素及交互作用的自由度之和要小于所选正交表的总自由度，以便估计试验误差。若各因素及交互作用的自由度之和等于所选正交表总自由度，则可采用有重复正交试验来估计试验误差。,（3） 选择合适的正交表,所谓表头设计，就是把试验因素和要考察的交互作用

7、分别安排到正交表的各列中去的过程。 在不考察交互作用时，各因素可随机安排在各列上；若考察交互作用，就应按所选正交表的交互作用列表安排各因素与交互作用，以防止设计“混杂” 。 此例不考察交互作用，可将加水量(A)、加酶量(B)和酶解温度 (C)、酶解时间（D）依次安排在L9(34)的第1、2、3、4列上，见表10-4所示。,（4） 表头设计,表10-4 表头设计,把正交表中安排各因素的列（不包含欲考察的交互作用列）中的每个水平数字换成该因素的实际水平值，便形成了正交试验方案（表10-5）。,下一张,主 页,退 出,上一张,（5）编制试验方案，按方案进行试验，记录试验结果。,表10-5 试验方案及

8、试验结果,说明：试验号并非试验顺序，为了排除误差干扰，试验中可随机进行； 安排试验方案时，部分因素的水平可采用随机安排。,（1） 确定试验因素的优水平和最优水平组合,分析A因素各水平对试验指标的影响。由表3可以看出，A1的影响反映在第1、2、3号试验中，A2的影响反映在第4、5、6号试验中，A3的影响反映在第7、8、9号试验中。 A因素的1水平所对应的试验指标之和为KA1=y1+y2+y3=0+17+24=41，kA1= KA1/3=13.7； A因素的2水平所对应的试验指标之和为KA2=y4+y5+y6=12+47+28=87，kA2=KA2/3=29； A因素的3水平所对应的试验指标之和为

9、KA3=y7+y8+y9=1+18+42=61，kA3=KA3/3=20.3。,3.1.1 不考察交互作用的试验结果分析,根据正交设计的特性，对A1、A2、A3来说，三组试验的试验条件是完全一样的（综合可比性），可进行直接比较。如果因素A对试验指标无影响时，那么kA1、kA2、kA3应该相等，但由上面的计算可见，kA1、kA2、kA3实际上不相等。说明，A因素的水平变动对试验结果有影响。因此，根据kA1、kA2、kA3的大小可以判断A1、A2、A3对试验指标的影响大小。由于试验指标为液化率，而kA2kA3kA1，所以可断定A2为A因素的优水平。,同理，可以计算并确定B3、C3、D1分别为B、C、D因素的优水平。四个因素的优水平组合A2B3C3D1为本试验的最优水平组合，即酶法液化生产山楂清汁的最优工艺条件为加水量50mL/100g，加酶量7mL/100g，酶解温度为50,酶解时间为1.5h。,根据极差Rj的大小，可以判断各因素对试验指标的影响主次。本例极差Rj计算结果见表10-8，比较各R值大小，可见RBRARDRC,所以因素对试验指标影响的主次顺序是BADC。即加酶量影响最大，其次是加水量和酶解时间，而酶解温度的影响较小。,（2） 确定因素的主次顺序,以各因素水平为横坐标，试验指标的平均值（