由基质对优化链霉素发酵过程的分析

通过对链霉素发酵过程中历史最优水平及当前生产的基质补入与消耗数据的详细比较和分析,推出实际生产上补料操作中可能存在的问题,找到了基于实际情况的较优补料时间和补料量,并以此改进补料控制,使平均放罐效价比原先提高３０００ｕ／ｍｌ左右,获得较大的生产效益。     

重组巴斯德毕赤酵母高密度发酵表达植酸酶

对巴斯德毕赤酵母的高密度发酵条件进行了试验,并根据摇瓶发酵的优化结果进行了补料方式的研究。在摇瓶发酵时,最佳种龄为16h,接种量为3％,甲醇的诱导浓度为15g／L,生长阶段最适pH为5．0,诱导阶段最适pH为5．5。在间歇补料、恒速补料、变速补料三种补料方式中以变速流加最优。     

过程优化提高解脂亚洛酵母积累α-酮戊二酸

目前,应用解脂亚洛酵母发酵生产α-酮戊二酸由于产量和底物转化率低、生产周期长等问题,仍未大规模工业化生产。为了解决这些问题,以研究室诱变选育获得的1株高产α-酮戊二酸的解脂亚洛酵母Yarrowia lipolytica WSH-Z06 C3为出发菌株,考察了该菌株在50 L发酵罐中转速、碳酸钙浓度、溶氧以及补料方式(多节点补料、恒速补料)等因素对α-酮戊二酸积累的影响。结果表明,当转速为300 r/min时,α-酮戊二酸和丙酮酸的产量分别为32.4 g/L和19.66 g/L;碳酸钙质量浓度为20 g/L时,α-酮戊二酸的产量提高至38.55 g/L,丙酮酸降低至8.28 g/L;控制溶氧水平在50%时,α-酮戊二酸产量为42.39 g/L,此时丙酮酸为6.22 g/L。比较高初始甘油浓度和不同的补料发酵策略,发现恒速补料效果最好,发酵144 hα-酮戊二酸产量达到66.27 g/L,丙酮酸产量为20.82 g/L。通过上述发酵过程参数的优化,α-酮戊二酸的产量和底物的转化率比未优化前分别提高了67.3%和4.56%,为解脂亚洛酵母工业化生产α-酮戊二酸提供一定参考。     

补料工艺对两株法夫酵母菌株产虾青素的影响

【目的】考察不同补料工艺对法夫酵母菌株生长和虾青素合成的影响。【方法】对法夫酵母JMU-VDL668和JMU-MVP14菌株在7 L罐中进行分批及分批补料培养; 同时, 测定发酵过程中生物量、虾青素和葡萄糖含量的变化。【结果】采用恒DO补料, 法夫酵母JMU-VDL668菌株获得的生物量最大(64.6 g/L), 是分批培养的2.2倍; 采用恒pH补料发酵, 虾青素的产量最高(20.6 mg/L), 是分批培养的1.5倍。与JMU-VDL668菌株不同, 虾青素高产菌株JMU-MVP14菌株采用恒pH补料, 获得生物量最大(48.5 g/L), 但虾青素产量大大降低(仅17.5 mg/L); 采用脉冲补料, 虾青素产量最高, 达到414.1 mg/L, 与分批发酵相比提高了200.2%; 采用恒DO补料, 生物量(38.5 g/L)和虾青素产量(403.2?mg/L)增加显著, 与分批发酵相比分别提高了133.1%和192.3%。【结论】不同补料工艺对法夫酵母菌株生产虾青素影响很大。其中, 采用恒pH补料工艺, 法夫酵母JMU-VDL668菌株可以获得最高的虾青素产量, 而采用脉冲补料工艺, 最适于法夫酵母JMU-MVP14菌株发酵生产虾青素。     

新型重组毕赤酵母产人胰岛素前体的表达工艺研究

以毕赤酵母为异源表达宿主合成人胰岛素前体,在实验室研究和工业生产中已有广泛应用。目前研究主要使用天然甲醇诱导型AOX1启动子,以甲醇为单一基础碳源进行胰岛素前体的诱导发酵生产。但在毕赤酵母高密度发酵生产过程中,甲醇代谢过程耗氧大、产热高,补料控制工艺复杂,限制了发酵生产的放大。基于前期对启动子AOX1的转录调控设计研究,提出以人工设计的高效组成型转录调控器件CSAD_5驱动胰岛素前体基因表达,开发了以葡萄糖为碳源的发酵生产工艺,以解决甲醇体系中的产热、耗氧及工艺控制问题。在此基础上,通过增强筛选压力提高异源基因拷贝,获得了一株胰岛素前体高表达重组毕赤酵母,利用优化的培养工艺在5L反应器水平发酵生产,胰岛素前体产量在108h达到1. 85g/L,为目前报道以葡萄糖为碳源,生产人胰岛素前体的最高水平,为胰岛素前体的工业生产及毕赤酵母的应用提供了新的思路和方法。     

基于动力学模型的法夫酵母发酵生产虾青素的补料策略优化

对法夫酵母的不同补料发酵方式进行了研究.基于底物抑制模型,提出了一种优化的两阶段补料策略,用于法夫酵母产虾青素的高密度发酵.在发酵的延迟期和对数生长期早期,糖浓度控制在25 g/L左右,在此条件下,生物量可以达到最大,且时间缩短.在对数生长期后期及稳定期,糖浓度控制在5 g/L,虾青素的合成时间可以有效延长.与传统的补料方式相比,采用此补料策略取得了较好的发酵效果.发酵终点细胞干重达到23.8g/L,虾青素产量达到29.05 mg/L,分别比分批发酵提高了52.8%和109%.     

谷氨酸发酵过程葡萄糖自动流加系统

补料（流加葡萄糖）操作是谷氨酸发酵过程最重要的操作之一,工业上有各种各样的补料操作方法。控制葡萄糖浓度于一个较为平稳且适中的水平有利于提高谷氨酸发酵的性能指标。通过在线计量谷氨酸发酵中的氨水耗量并据此在线推定发酵液中的葡萄糖浓度,构建了一个谷氨酸发酵自动在线补料系统。使用该控制系统,谷氨酸发酵过程的葡萄糖浓度可以控制在任意水平,平稳、无波动的谷氨酸发酵可以得到实现。     

模拟青霉素分批补料发酵过程的细胞自动机模型

根据青霉素产生菌的生长机理和青霉素分批补料发酵过程的动力学特性,在Paull等建立的形态学结构动力学模型的基础上,建立了模拟青霉素分批补料发酵过程的细胞自动机模型。模型采用三维细胞自动机作为菌体生长空间,采用Moore型邻域作为细胞邻域,其演化规则根据青霉素分批补料发酵过程中菌体生长机理和简化动力学结构模型设计。模型中的每一个细胞既可代表单个产黄青霉菌体细胞,又可代表特定数量的这种菌体细胞,它具有不同的状态。对模型进行的仿真实验结果表明：模型不但能一致地复现形态学结构动力学模型所描述的青霉素分批补料发酵过程的演化特性,而且较形态学结构动力学模型更加直观地刻画了青霉素分批补料发酵过程的演化行为。最后,对所建模型在实际生产过程中的应用问题进行了分析,指出了需要进一步研究的问题。     

重组大肠杆菌产疏绵状嗜热丝孢菌脂肪酶分批补料发酵工艺

为了获得低成本的疏绵状嗜热丝孢菌脂肪酶(TLL),在5L发酵罐发酵中对工程菌E.coliBL21(DE3)/pET28b-TLL的分批补料发酵工艺进行研究。结果表明:以葡萄糖为碳源的补料培养基,采用溶氧(DO)反馈补料策略进行补料,当OD600=60时降温至28℃,分2次加入终质量浓度为30g/L乳糖进行诱导表达。优化后TLL的表达量提高到798.5U/L,是优化前的2.4倍。本研究为规模化发酵重组菌生产TLL奠定了基础。     

氮源种类及溶氧水平对锁掷酵母产类胡萝卜素组分的影响

在锁掷酵母（Sporidioboluspararoseus）发酵产类胡萝卜紊的过程中,发酵产物中类胡萝卜紊种类繁多,而且性质相似,加大了不同色素分离纯化的难度。为定向积累不同种类的类胡萝卜素,以本实验室保藏锁挪酵母JD-2为出发菌,研究了氮源种类和浓度及溶氧对锁掷酵母产类胡萝卜素的影响,并在7L发酵罐中进行了补料分批发酵试验。发现培养基中同时添加有机氮源和无机氮源且溶氧控制较低（5％）时有利于β-胡萝卜素的大量积累,最佳有机氮源和无机氮源分别为玉米浆（20g／L）、硫酸铵（5g／L）。补料分批发酵时β-胡萝卜素产量达到31．28mg／L,红酵母烯12．38mg／L。培养基中只添加有机氮源且相对溶氧控制相对较高（30％）时有利于红酵母烯的大量积累,最佳有机氮源为酵母膏（20g／L）。补料分批发酵时红酵母烯产量达到38．96mg／L,8．胡萝卜素12．36mg／L。     

基于工程化毕赤酵母一锅法合成硫酸软骨素A北大核心CSCD

硫酸软骨素(chondroitin sulfate,CS)是一种线性多糖,广泛应用于医疗和保健等领域。相比于传统动物组织提取法,微生物合成硫酸软骨素具有可控、易规模化放大等优势。为实现硫酸软骨素A(CSA)的高效合成,本研究首先通过整合软骨素合酶编码基因kfoC、kfoA以及UDP-葡萄糖脱氢酶编码基因tuaD至毕赤酵母GS115基因组中,构建了以甘油为唯一碳源发酵生产软骨素的毕赤酵母工程菌株。通过进一步优化软骨素合成途径,软骨素分批补料发酵水平达到2.6 g/L。在进一步整合表达软骨素-4-O-磺基转移酶的基础上,本研究通过向生产软骨素毕赤酵母工程菌株破碎液中添加3′-磷酸腺苷-5′-磷酰硫酸和软骨素-4-O-磺基转移酶,成功建立了CSA的一锅法生物合成体系。通过优化,最终实现0-40%不同磺酸化水平CSA的可控合成。本研究中CSA的一锅法生物合成体系操作简便、易放大,更适用于工业化大规模生产。本研究结果也为肝素等其他糖胺聚糖的合成提供了思路。     

产虫草素酿酒酵母工程菌株的构建与发酵优化

虫草素作为药用真菌蛹虫草的主要活性成分,具有抗肿瘤、抗病毒等多种生理功能。现阶段虫草素主要通过蛹虫草液体发酵生产,但发酵周期长、生产强度低,制约了其大规模开发利用。文中在酿酒酵母Saccharomyces cerevisiae S288C中异源表达虫草素合成关键基因ScCNS1和ScCNS2,成功构建了产虫草素的酵母工程菌SHC16,发酵240 h虫草素产量可达67.32 mg/L;基因表达分析显示,发酵后期磷酸戊糖途径、嘌呤代谢及虫草素合成途径关键酶编码基因ZWF1、PRS4、ADE4、ScCNS1及ScCNS2表达水平显著上调。进一步地,通过优化发酵培养基组成,确定以50 g/L葡萄糖为初始底物结合一次补料、添加5 mmol/L Cu2+和1.0 g/L腺嘌呤为最适培养基组成。基于此在5 L搅拌发酵罐中开展补料分批发酵,144 h虫草素产量达到137.27 mg/L,生产强度达0.95 mg/(L·h),较未优化发酵体系提高240%。     

毕赤酵母工程菌高密度发酵研究与进展

毕赤酵母表达系统是近年来发展最为迅速的一种新型外源蛋白真核表达系统,被广泛应用于多种不同领域且成功表达了许多基因工程产品。高密度发酵技术已被广泛运用到毕赤酵母工程菌发酵工程当中。主要从毕赤酵母的表达常用菌株、载体及表型等方面介绍了其表达系统,从外源基因自身的特性、培养基的组成、温度、pH、溶氧量及补料流加策略方面阐述了对毕赤酵母高密度发酵的过程及蛋白质表达结果的影响,并对毕赤酵母工程菌高密度发酵进行了展望,为其今后的研究及应用提供借鉴。     

人工神经网络在发酵工业中的应用

人工神经网络技术具有很强的非线性映射能力,用于系统的非线性建模,具有无可比拟的优势,广泛应用于发酵过程中培养基的优化和系统建模与控制方面,本主要介绍了人工神经网络的基本原理与使用方法,以及BP神经网络在非线性函数逼近的优点,详细介绍了其在发酵培养基优化,连续搅拌反应器神经网络估计,分批发酵及补料分批发酵过程建模与控制优化中的应用实例。     

柠檬酸清液发酵的补料工艺研究进展

柠檬酸是一种重要的食品添加剂。微生物批次发酵是当前国内外柠檬酸企业的主流生产方式,而更高生产强度的补料发酵工艺开发逐渐成为行业领域的关注热点。本文分别对不同菌种发酵的补料工艺进行比较,从补料培养基、补料起始点、补料控制方式等角度介绍各自的补料工艺控制,为柠檬酸工业发酵的补料工艺提出可行性建议。     

酵母表达肌肉生长抑制素前肽发酵工艺的优化

突变型肌肉生长抑制素前肽（MMP）在治疗肌肉萎缩症和培育多肌肉牲畜上有着广泛的应用前景。以重组表达MMP的毕赤酵母工程菌为模式,对该工程菌在30L发酵灌中培养与诱导备件进行优化,建立该表达系统大规模发酵的最佳生产条件,以期荻得最短的发酵时间和最低的生产损耗。毕赤酵母发酵过程通常分为3个阶段：分批培养（基础培养）阶段、分批补料培养阶段、诱导阶段。对发酵过程的第2与第3阶段进行了优化。通过分步提高甘油流加速度：以20mL／L·h^-1的速度流加5h、以30mL／L·h^-1的速度流加5h、以50mL／L·h^-1速度流加14h,并通入纯氧气,维持60％的溶氧度,使甘油流加阶段的时间从常规的48h缩短至24h,即只需24h即可达到常规方法48h才能达到的菌体密度。在诱导表达阶段,通过甘油与甲醇的交替流加,同时对发酵液中甲醇含量的实时监测,保持甲醇的浓度不超过0．5％的高限,使诱导的时间从常规的72h缩短至36h,而且表达量提高了约1倍。优化后,整个发酵周期从120～148h缩短至72～80h,显著提高了MMP蛋白的生产效率。     

毕赤酵母高密度发酵工艺的研究

高密度发酵是毕赤酵母提高蛋白表达量的一种重要策略,发酵工艺是高密度发酵的一个重要因素。采用下列措施均可以有效地提高表达水平：调节基础培养基,采用变pH和变温发酵,提高DO,选择最适的诱导前菌体密度和比生长速率并降低甘油初始浓度和采用分段式指数流加进行调控。选择合适的甲醇补料策略：甲醇限制补料（MLFB）、氧气限制补料（OLFB）、甲醇不限制补料（MNLFB）和温度限制补料（TLFB）。采用两种方式调控补料：诱导阶段菌体生长时,甲醇比消耗速率(qMeOH)为0.02-0.03gg-1h-1,而菌体不生长时,qMeOH采用较高值。     

电子嗅在线反馈控制毕赤酵母糖化酶发酵过程中甲醇浓度新方法的应用

探索了电子嗅传感仪直接通过发酵尾气进行发酵液中甲醇浓度在线检测的方法,建立了毕赤酵母表达糖化酶过程中甲醇浓度的自动化反馈补料控制模型,可准确实现发酵过程中甲醇浓度的精确控制;研究表明,当利用电子嗅将培养液中甲醇浓度稳定控制在(890±35)ppm水平下,发酵诱导培养到128h时目的蛋白糖化酶酶活达到了8 153U/ml,与甲醇浓度控制在(350±26)ppm时的发酵水平相比提升了48.8%。该方法具有无需前处理、与发酵液非接触、快速和准确性的优点,为提升工程酵母在工业发酵培养过程工艺的优化控制具有重要的指导作用。     

固态间歇补料乙醇生料发酵新工艺

浓醪发酵是酒精生产的发展方向。与现行酒精厂普遍采用的热蒸煮工艺相比, 生料发酵技术的发展使得浓醪发酵更容易进行。本研究首次在生料发酵中直接采用固态原料间歇补料, 比较了STARGENTM生淀粉水解酶间歇补料工艺和传统无补料工艺, 并对不同补料方式进行了研究。结果表明: 与传统无补料生料发酵工艺相比, 在相同的干基配料浓度30%、相同的生料酶添加量0.22%(W/W)的条件下, 采用15%的起始配料浓度、发酵15~25 h进行间歇补料的新工艺, 酒精产量从17.06%提高到18.50%。该间歇补料优化工艺的建立, 丰富了生料发酵技术的应用。     

环境因素对L-异亮氨酸发酵的影响

通过 5L自控发酵罐发酵实验 ,结合发酵过程中菌生长形态的变化 ,对L -异亮氨酸补料分批发酵进行研究 ,研究了环境因素对黄色短杆菌 (Brevibacteriumflavum)TJCN - 1的影响 ,优化出发酵最佳控制条件 ,提出分阶段发酵控制模式 ,对L -异亮氨酸生产有指导意义。