響應面法優化阿維菌素產生菌培養基成分

王伊佳 俞晨濤 王月平

摘 要：以阿維菌素濃度為響應值，采用響應面法對阿維菌素產生菌培養基成分進行了優化。在單因素試驗的基礎上，選取玉米淀粉濃度、硫酸銨濃度和丙酸鈉濃度等3個因素進行了Box-Behnken試驗。結果表明，3個因素對阿維菌素濃度的影響顯著，最佳培養基組成為：玉米淀粉35.45g/L，硫酸銨16.27g/L，丙酸鈉1.56g/L。在此條件下，阿維菌素的濃度達4.492g/L。

關鍵詞：培養基;優化;響應面法;阿維菌素

中圖分類號 TQ920.6文獻標識碼 A文章編號 1007-7731（2019）21-0036-04

Abstract：Taking the Avermectin concentration as the response value，the medium composition for producing strain of Avermectin was optimized by response surface methodology. Study three factors such as corn starch concentration，ammonium sulfate concentration，and sodium propionate concentration by the Box-Behnken response surface test，based on the single factor experiment. Results showed that three factors had all significant effect on the Avermectin concentration，corn starch concentration was 35.45g/L，ammonium sulfate concentration was 16.27g/L，sodium propionate concentration was 1.56g/L. Under the above conditions，the Avermectin concentration was 4.492g/L.

Key words：Medium;Optimization;Response surface methodology;Avermectin

阿維菌素（Avermectins，AVM）是由阿維鏈霉菌產生的十六元大環內酯類化合物[1]，具有高效、低毒、安全的特點[2]，已成為了一種廣泛應用于農、林和養殖業的生物源殺蟲、殺螨劑[3]。由于阿維鏈霉菌的生長特性，只能使用分批發酵作為主要生產方式，導致每批次不同發酵罐中阿維菌素的產量都會因菌種退化、延滯期長短不一、碳氮源流加需求變化等而出現了較大的差異。這種差異在一定程度上限制了阿維菌素的提取和精制，增加了生產成本。因此，通過改造阿維菌素產生菌的菌種和優化發酵工藝來提高阿維菌素產量，越來越受到重視[4-7]。本研究在單因素試驗的基礎上，通過響應面法優化阿維菌素產生菌培養基成分，得到其最佳配方組成，為阿維菌素產生菌復壯、選育及阿維菌素工業生產提供支持。

1 材料與方法

1.1 試驗菌種 試驗菌株由大慶志飛生物化工有限公司提供。

1.2 培養基 種子培養基：可溶性淀粉20g/L、酵母浸粉8g/L，α-淀粉酶0.04g/L、七水硫酸鎂0.5g/L，氯化鉀4g/L、磷酸氫二銨0.5g/L、二水合氯化鈣1.8g/L、六水合氯化鈷0.005g/L、pH7.0-7.2。發酵培養基：玉米淀粉10g/L、α-淀粉酶0.04g/L、七水硫酸鎂0.5g/L，氯化鉀4g/L、硫酸銨15g/L、丙酸鈉0.6g/L、二水合氯化鈣1.8g/L、六水合氯化鈷0.005g/L、pH7.0～7.2。

1.3 培養方法 挑取單菌落菌種孢子接種于種子培養基中，28℃培養48h，按5%的接種量接種于搖瓶培養基，28℃培養14d，放瓶測定。

1.4 阿維菌素標準曲線 準確稱取阿維菌素標準品0.1g，以甲醇為溶劑配制成濃度為100μg/mL的母液，依次稀釋獲得濃度為10、20、30、40、50、60、70、80、90、100μg/mL的阿維菌素溶液，在245nm處測得其吸光度OD值，反復實驗3次取平均值。以阿維菌素濃度為橫坐標，平均吸光度值為縱坐標，構建標準曲線。所繪標準曲線見圖1。

1.5 單因素試驗 在前期試驗的基礎上，其他條件保持不變，分別選擇玉米淀粉濃度（10g/L、15g/L、20g/L、25g/L、30g/L、35g/L、40g/L、45g/L、50g/L）、硫酸銨濃度（10g/L、15g/L、20g/L、25g/L、30g/L、35g/L、40g/L、45g/L、50g/L）和丙酸鈉濃度（0.4g/L、0.6g/L、0.8g/L、1.0g/L、1.2g/L、1.4g/L、1.6g/L、1.8g/L、2.0g/L）3個因素進行單因素試驗，考察各因素對阿維菌素濃度的影響。

1.6 響應面試驗 根據單因素試驗結果，采用3因素3水平Box-Behnken中心組合試驗設計，考察玉米淀粉、硫酸銨及丙酸鈉濃度對阿維菌素濃度的影響。

2 結果與分析

2.1 單因素試驗對阿維菌素濃度的影響

2.1.1 玉米淀粉 由圖2可知，隨著玉米淀粉濃度的增加，阿維菌素濃度先增加后減少，在玉米淀粉濃度35g/L時，阿維菌素濃度達到最高。

2.1.2 硫酸銨 由圖3可知，硫酸銨濃度在16g/L時，阿維菌素濃度達到最高。