溶氧对L-天冬酰胺酶发酵的影响及其控制

目的 探索溶氧对L-天冬酰胺酶发酵过程的影响及其控制方法。方法 通过装液量试验、接种量试验、葡萄糖试验和氧载体试验,考察摇瓶发酵过程中溶氧对L-天冬酰胺酶合成的影响,采用通纯氧自控pH的发酵工艺进行溶氧控制和pH控制。结果 采用通纯氧自控pH的发酵工艺,可延长发酵周期,有效防止菌体过早自溶,大大促进L-天冬酰胺酶的合成,较分批发酵提高产酶83％,达到110u/ml。发酵动力学特性分析表明,该发酵方式L-天冬酰胺酶的合成与菌体生长不相关,控制比生长速率μ为0.15～0.301/h,均有利于L-天冬酰胺酶的合成,可使Qp_(max)达到3922mmol/g.h。结论 溶氧对大肠杆菌L-天冬酰胺酶的合成有严重影响,已建立了控制溶氧的发酵工艺。     

雷斯青霉15a-羟基化左旋乙基甾烯双酮的发酵工艺优化

利用雷斯青霉（Penicillium raistrickii）的特异性转化酶对甾体化合物左旋乙基甾烯双酮进行15a-位羟基化,制备了重要的激素药物中间体15a羟基左旋乙基甾烯双酮。以种龄、接种量、投料量、pH值控制、溶氧控制、投料和转化时间等影响因子为对象对其发酵罐二级发酵工艺进行了优化。确定0．2％投料量条件下最优发酵工艺条件为：种龄21h;接种量5％;0～27h,pH值7．5、溶氧40％;27～66h,pH值6．0、溶氧20％;投料时间第30h;转化时间42h。在此条件下,转化率可达65％以上,比优化前提高了11．4％,为药物中间体15a-羟基左旋乙基甾烯双酮的进一步扩大发酵转化以及工业化生产奠定了基础。     

维生素C发酵一步工艺优化研究

针对目前维生素C（VC）发酵过程中一步发酵生产进行工艺优化探讨,从pH值、种后溶氧、山梨醇投醇浓度等关键生长条件入手,达到缩短发酵周期,提高产糖速率的效果。结果表明：一步菌种发酵过程最适pH值为4.8～6.0,发酵周期与种后溶氧成线性关系,投醇浓度控制在30%以下产糖速率最快。     

E.coli M15 (pQTPL)高效发酵生产酪氨酸酚裂解酶的控制策略

在摇瓶和4 L发酵罐上研究了营养和环境条件对重组菌E. coli M15 (pQTPL)分批发酵生产酪氨酸酚裂解酶(TPL)的影响. 在培养基中添加20 g/L葡萄糖和1.0 g/L玉米浆使TPL酶活提高到63.1 U/g(干重). 在此基础上,维持发酵液中溶氧水平为30%,可使菌体浓度在8 h达到4.78 g/L,酶活为54.6 U/g,比对照组(不控制溶氧)分别提高了21%和31.6%. 采用溶氧反馈调节-限制性补料策略,可使菌体浓度提高到31.5 g/L. 采用两阶段温度和pH控制策略,在发酵前8 h控制pH 7.0、温度37℃,8 h 至发酵结束之间控制pH为8.0、温度为30℃,可使重组菌的TPL酶活达到154.4 U/g,并使TPL在细胞中过量表达,实现了高菌体浓度和高TPL酶活的统一.     

赤藓糖醇发酵工艺优化

以解脂假丝酵母CGMCC2．2088为出发菌株,经过菌种选育得生产菌株为研究对象,对该菌株的发酵培养基和培养条件进行优化,其发酵最适温度为32％,对数生产期溶氧控制在30％,发酵期溶氧控制在20％,发酵结果糖醇含量达到181．6g／L。     

γ-氨基丁酸液体发酵过程的条件优化及补料研究

为了提高γ-氨基丁酸(GABA)的发酵水平,在3.7 L发酵罐中考察了不同操作条件(通气和pH控制)对短乳杆菌CGMCC NO.1306分批发酵生产GABA的影响.结果表明,不同操作条件对GABA的发酵产量有显著影响.好氧发酵有利于菌体的生长,最大菌体干重达到2.78 g·L-1,而厌氧发酵有利于产物GABA的生成,发酵72 h时GABA的产量达到23.94 g·L-1.在兼性厌氧条件下,研究了pH控制对GABA分批发酵的影响,实验发现pH控制在5.0时,GABA产量最高,发酵72 h时GABA的产量达到40.73 g·L-1. 对GABA的补料发酵进行了初步研究,发酵108 h时GABA产量达到76.36 g·L-1,分别比摇瓶发酵、厌氧发酵以及控制pH 5.0发酵提高128.6%、219%和87.5%.     

半胱氨酸添加与溶氧控制及pH胁迫相结合促进产朊假丝酵母合成谷胱甘肽

采用产朊假丝酵母,在细胞高密度培养基础上,考察了半胱氨酸添加与溶氧控制及低pH胁迫对谷胱甘肽(GSH)合成的影响. 结果表明,细胞高密度培养结束时(45 h),一次性添加50 mmol/L半胱氨酸,第60 h时GSH产量达1534 mg/L. 添加半胱氨酸后的3 h内溶氧控制在5%,之后的12 h将溶氧控制在20%,可减少半胱氨酸添加量,而GSH产量却提高13%. 将30 mmol/L半胱氨酸分2次添加并与pH胁迫和溶氧控制相组合,发酵结束时(78 h),GSH终产量达1936 mg/L.     

雷斯青霉15α-羟基化左旋乙基甾烯双酮的发酵工艺优化

利用雷斯青霉(Penicillium raistrickii)的特异性转化酶对甾体化合物左旋乙基甾烯双酮进行15α-位羟基化,制备了重要的激素药物中间体15α-羟基左旋乙基甾烯双酮.以种龄、接种量、投料量、pH值控制、溶氧控制、投料和转化时间等影响因子为对象对其发酵罐二级发酵工艺进行了优化.确定0.2%投料量条件下最优发酵工艺条件为:种龄21 h;接种量5%;0～27 h,pH值7.5、溶氧40%;27～66 h,pH值6.0、溶氧20%;投料时间第30 h;转化时间42 h.在此条件下,转化率可达65%以上,比优化前提高了11.4%,为药物中间体15α-羟基左旋乙基甾烯双酮的进一步扩大发酵转化以及工业化生产奠定了基础.     

枯草芽孢杆菌产中性蛋白酶发酵条件的优化

选用玉米粉、豆饼粉、KH_2PO_4及Na_2HPO_4为基础配方,通过单因素实验对枯草芽孢杆菌发酵产中性蛋白酶的发酵培养基、培养条件、发酵条件进行优化。确定了优化的发酵培养基为:20g·L~(-1)甘油,30g·L~(-1)豆饼粉,2mmol·L~(-1)氯化钙,0.3g·L~(-1 )KH_2PO_4,4g·L~(-1 )Na_2HPO_4;优化的培养条件为:培养温度30℃,接种量5%。调控发酵培养基pH值7.0控制发酵,发酵24h酶活达到7 344U·mL~(-1)。进行流加甘油实验,培养温度30℃,发酵过程控制pH值7.0,调整转速和通风量控制溶氧30%～35%,接种量5%,经过30h发酵,酶活达到10 654U·mL~(-1),较未补料提高了45%。     

腈水合酶生产菌工业发酵技术研究

研究了腈水合酶生产茵的培养基组成、灭菌操作、种子质量控制以及pH值控制等方面对工业发酵的影响,培养基各主要成分的最佳含量为：氯化钴16×10^-6,尿素0．90％,酵母膏0．70％,味精0．85％,葡萄糖2．2％,确定了科学的灭菌操作方法、种子质量控制方法以及pH值调控方法,并在生产实际应用中取得了显著效果,发酵周期可缩短20h以上,酶活提高40％以上。     

重组戊型肝炎疫苗抗原工程菌发酵工艺的优化

目的优化重组戊型肝炎疫苗抗原工程菌的发酵工艺,为其规模化生产奠定基础。方法以目的蛋白的表达量及菌体浓度作为综合评价指标,对重组戊型肝炎疫苗抗原工程菌的摇瓶发酵温度、初始pH值、溶解氧、IPTG浓度及诱导时间进行优化;以摇瓶发酵结果为基础,进一步对发酵罐培养工艺中诱导时机、诱导时间及补料培养基配方进行优化;以确定的罐发酵工艺条件连续发酵5批,验证该发酵工艺。结果最适摇瓶发酵工艺条件为:发酵温度为37℃,初始pH值为7.0,高溶氧,IPTG诱导浓度为0.05 mmol/L,诱导时间为4 h;最适罐发酵工艺条件为:菌体A600值约为40时开始诱导,诱导时间为4 h,补料培养基配方为葡萄糖25%,MgSO4.7H2O 0.5%。按照确定的工艺连续发酵5批,最终菌体A600均达50.0以上,目的蛋白的表达量均高于15%。结论优化的重组戊型肝炎疫苗抗原工程菌的发酵工艺稳定性良好,已达到中试生产规模的要求。     

用于谷胱甘肽合成的重组大肠杆菌的培养和诱导表达

研究了用于谷胱甘肽合成的温度诱导型重组大肠杆菌的补料分批发酵,通过葡萄糖的脉冲补入,结合溶氧反馈控制技术,实时控制发酵过程中乙酸的产生. 在此基础上,进一步考察了在谷胱甘肽合成酶系诱导表达阶段,流加酵母粉和蛋白胨时重组大肠杆菌的补料分批发酵过程. 结果发现,脉冲补料-溶氧反馈控制技术在流加酵母粉和蛋白胨的补料分批发酵中仍能得到很好的应用,乙酸浓度可被有效地控制在2.5 g/L以下. 通过比较诱导表达阶段流加不同组成的补料液成分,发现添加适量酵母粉和蛋白胨可促进谷胱甘肽合成酶系的表达,在42℃诱导4 h收获的重组大肠杆菌酶法合成谷胱甘肽达到2.46 g/L.     

透明质酸发酵过程控制的研究

进行了兽疫链球菌NW-162高密度发酵HA的工艺研究,通过发酵过程中不同饱和度的溶解氧和不同pH调控方法对该菌株发酵生产透明质酸的影响进行了研究。实验表明,采用30%饱和度的溶解氧和在发酵过程的0~30 h,调pH 7.2,发酵后期调pH 6.8的调控方法,OD660可达0.84,透明质酸产量为0.532 g/L。在此条件下,有利于细胞生长和产物表达,降低乙酸等有害代谢副产物积累。     

透明质酸发酵过程控制的研究

进行了兽疫链球菌NW-162高密度发酵HA的工艺研究,通过优化了发酵过程中不同饱和度的溶解氧和不同PH调控方法对该菌株发酵生产透明质酸的影响。试验表明:采用30%饱和度的溶解氧和在发酵过程的0～30小时,调pH 7.2,发酵后期调pH 6.8的调控方法,OD660可达0.84,透明质酸产量为0.532 g/L。在此条件下,有利于细胞生长和产物表达,降低乙酸等有害代谢副产物积累。     

青霉素G发酵过程自动控制设计

介绍了青霉素发酵过程中自动控制的工程设计。结合青霉素工业化生产方式,制定了以控制溶解氧、酸碱度、温度和压力等参数的模块化工业生产自动控制方案。在制药工程中采用先进的自动控制设计可以在企业投产后大大提高生产控制水平和管理水平。     

中后期不同溶氧水平对赖氨酸发酵的影响

发酵过程中合理且充分供氧是提高L-赖氨酸发酵产量的主要途径之一,实际生产中溶氧控制策略又往往难以进行具体化操作,尤其是发酵中后期的溶氧水平直接决定了发酵生产的水平.通过5 L发酵罐实验分析中后期溶氧水平对赖氨酸发酵的影响,研究了不同溶氧水平条件下的发酵规律.实验数据表明,赖氨酸发酵中后期溶氧水平控制在60%~80%内,可以明显提高发酵的终点酸、转化率、酸固比和单罐总酸等生产指标,与正常控制水平(40%~60%)相比,依次分别提高了7.30%、3.08%、0.92%、5.48%.     

Inhibition of penicillin production by carbon dioxide

By means of chemostat culture and automatic control of pH and dissolved oxygen tension the penicillin fermentation was controlled so that the partial pressure of carbon dioxide (P_co2) in the gas phase was the only variable. This reveals that under the conditions used carbon dioxide strongly inhibits penicillin production. The synthesis rate (units/mg dry mycelium x h) was decreased about 50% by a P_co2 of 0.08 atm.