响应面分析法优化（R）扁桃酸发酵培养基.pdfVIP

中国生物工程杂志　ＣｈｉｎａＢｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１０，３０（８）：１１２１１７ 响应面分析法优化（Ｒ）扁桃酸发酵培养基 阮文兵　陈必钦　陈素华　陈秉梅　许小平 （福州大学化学化工学院　福州　３５０１０８） 摘要　采用响应面分析法对Ｂａｃｉｌｌｕｓｓｐ．ＨＢ２０菌株合成（Ｒ）扁桃酸的培养基成分进行优化。首 先利用ＰｌａｃｋｅｔｔＢｕｒｍａｎ试验设计筛选出影响（Ｒ）扁桃酸产率的三个主要因素：麦芽糖、蛋白胨和 牛肉膏。在此基础上用最陡爬坡路径逼近最大响应区域，再利用ＢｏｘＢｅｈｎｋｅｎ试验设计及响应 面分析法进行回归分析。结果表明，麦芽糖、蛋白胨和牛肉膏浓度与（Ｒ）扁桃酸产率存在显著的 相关性，通过求解回归方程得到最佳质量浓度：蛋白胨 １１．５０７ｇ／Ｌ，牛肉膏６．７０８ｇ／Ｌ，麦芽糖 １０．９０７ｇ／Ｌ，（Ｒ）扁桃酸产率理论最大值达到６６．８７％。经模型验证，预测值与验证试验平均值 接近，在优化条件下（Ｒ）扁桃酸产率提高了２５．８７％。 关键词　（Ｒ）扁桃酸　培养基优化　响应面分析法 中图分类号　Ｑ８１９ 　　扁桃酸，又名苦杏仁酸、苯羟乙酸、羟基苯乙酸， 提供依据。 α 具有较强的抑菌作用，可用于治疗泌尿系统疾病，同时 １　材料与方法 也是合成血管扩张药环扁桃酸酯、滴眼药羟基苄唑、匹 ［１］ １．１　材　料 莫林等药物的重要中间体 。扁桃酸是一种手性分 子，其单一对映异构体在药效上存在较大差异；例如 １．１．１　菌株　Ｂａｃｉｌｌｕｓｓｐ．ＨＢ２０菌株，本实验室从土壤 （Ｒ）扁桃酸可用于羟苄四唑头孢菌素侧链的修饰，而 中筛选得到。 （Ｓ）扁桃酸则可合成Ｓ奥昔布宁，用于治疗尿频、尿急 １．２．２　培养基　种子培养基（ｇ／Ｌ）：蛋白胨１０，牛肉膏 ［２］ ５，麦芽糖 １０，ＮａＣｌ２，ｐＨ７．２。 和尿失禁 。单一对映体（Ｒ）扁桃酸目前主要由化学 合成和拆分方法制备，该工艺路线复杂、能耗高、污染 　　初始发酵培养基（ｇ／Ｌ）：蛋白胨 １０，牛肉膏５，麦芽 大［３］。生物不对称转化具有立体选择性高、成本低廉、 糖１０，ＫＨＰＯ２，ＭｇＳＯ０．１，ＺｎＳＯ０．０１，ＭｎＳＯ０．０１， ２ ４ ４ ４ ４ 反应条件温和、操作简便、环境污染较小等特点，是扩 ＮＨＨＰＯ５，ｐＨ７．２。 ４ ２ ４ 大扁桃酸应用领域的根本途径，具有广阔的前景，已成 　　固体斜面培养基：液体种子培养基中加入２％的琼 ［４］ 脂。 为手性药物研究的热点 。 　　本课题从土壤中筛选出一株能选择性将苯乙酮酸 １．２　方　法 转化为（Ｒ）扁桃酸的菌株，对映体过量值ｅ．ｅ．＞９９％。 １．２．１　培养条件　种子培养：接 １环生长良好的斜面 ［５７］ 菌种于装有２０ｍｌ液体种子培养基的５０ｍｌ三角瓶中， 本文以ＰｌａｃｋｅｔｔＢｕｒｍａｎ 设计法在８种初始培养基成 分中确定了３种重要成分后，通过ＢｏｘＢｅｈｎｋｅｎ的中心 ３２℃，１８０ｒ／ｍｉｎ条件下摇瓶培养２０ｈ。 ［８］ 　　发酵培养：将培养好的种子按１％（Ｖ／Ｖ）的接种量 组合设计原理，以最陡爬坡实验 所得的值为中心点， 对筛选出的重要因素进行中心组合试验设计，确定了 接入２０ｍｌ初始发酵培养基（５０ｍｌ三角瓶）中，３２℃， 最佳的发酵培养基，为生物合成（Ｒ）扁桃酸的工业