基于氧碳平衡的重组巴氏毕赤酵母碳源代谢分析

基于氧元素和碳元素平衡对重组巴氏毕赤酵母（Pichia pastoris)的不同碳源代谢进行了分析.结果表明：以甘油为惟一碳源,当比生长速率由0.064h^-1增大到0.257h^-1时,用于细胞生长的甘油代谢比速率由1.36mmol•g^-1•h^-1增大到5.46mmol•g^-1•h^-1,而用于细胞维持代谢流比例降低了10.4%,同时甘油用于合成代谢和分解代谢的比速率均增大,但是分解代谢流比例逐渐下降,而合成代谢流比例却升高了5.9％;以甲醇为碳源进行表达重组人血清白蛋白恒化培养时,当比生长速率由0.019h^-1增大至0.046h^-1时,用于产物重组人血清白蛋白形成的比速率呈先增大后减少的趋势,在比生长速率为0.027h^-1时最大,为0.31mmol•g^-1•h^-1,占甲醇总代谢流的13.2%.     

葡萄糖浓度对杂交瘤细胞代谢通量分布的影响

将代谢工程理论应用于动物细胞的流加培养过程。通过构建代谢网络模型，研究了杂交瘤细胞从动态到拟稳态过程中物质和能量代谢通量的时间分布图。结果表明：当葡萄糖浓度较高时，葡萄糖在乳酸生成途径和TCA循环的代谢通量分配比例分别为90%和10%，ATP生成的比例分别为20%和60%，说明葡萄糖大部分经糖酵解途径生成乳酸，而进入TCA循环的少量部分则提供大部分的能量生成。当葡萄糖浓度降至其限制细胞生长的浓度时，进入TCA循环的葡萄糖比例逐步提高到100%，葡萄糖的氧化程度从0. 6 mmol·mmol^-1增至4. 52 mmol·mmol^-1，说明葡萄糖代谢逐渐从乳酸生成途径迁移到TCA循环，从无氧代谢逐渐转移到有氧代谢。     

集胞藻6803在封闭式光生物反应器中的混合营养培养

采用摇瓶和封闭式光生物反应器进行了蓝藻基因工程常用宿主系统集胞藻Syne-chocystis 6803的混合营养培养研究,在摇瓶中对集胞藻6803利用有机碳源特性进行研究的结果表明,光照是集胞藻6803利用葡萄糖的必需条件,混合营养培养是集胞藻6803的最佳培养方式,以葡萄糖为基质在2.5L封闭式光生物反应器中经过58.5h的混合营养培养,集胞藻6803的藻细胞密度和平均生长速度分别达到2.50g/L和1.01g/L/d,分别是光自养培养同期的9倍和11倍,这表明封闭式光生物反应器混合营养培养方式在促进集胞藻6803生长上有显著作用。     

拟干酪乳杆菌胞内代谢产物的GC-MS分析方法的建立

用气相色谱-质谱联用（GC-MS）技术建立了拟干酪乳杆菌发酵过程中胞内代谢物的代谢组学研究方法。考察了不同溶解剂（吡啶、四氢呋喃、二甲基甲酰胺）和衍生化试剂（N-甲基叔丁基二甲基硅基三氟乙酰胺（MTBDSTFA）、N,O-双（三甲基硅烷基）三氟乙酰+三甲基氯硅烷（BSTFA+TMCS）、N-甲基-N-三甲基硅烷基三氟乙酰胺（MSTFA））,对质谱峰的信号强度和个数的影响,确定使用吡啶作为溶解剂、BSTFA+TMCS作为衍生剂的两步衍生法效果最佳。以拟干酪乳杆菌为分析对象,共鉴定出38种胞内中间代谢物。方法学考察结果表明,该方法具有良好的精密度、稳定性和重现性。本方法已成功地应用于拟干酪乳杆菌发酵过程研究,并且发现了发酵过程中可能的生物标志物。      

光生物反应器微藻生长与比消光系数的关系

研究了两种微藻液消光系数的波长分布特征。经分析发现,色素吸收消光占总消光的比例各个波长下均小于１／４。藻体颗粒大小是藻液比消光系数的重要决定因素。利用这一特性可以监测单细胞藻的同步生长。文中指出：当入射光强相同,且在相同几何尺寸的光生物反应器中培养微藻,藻体半径越大,藻液的比消光系数越小藻液的平均光强越高。     

在线质谱仪在工业发酵过程优化与放大中的应用

本文主要介绍了在线质谱仪的特点以及在工业发酵过程优化与放大中的应用。在线质谱仪测量精度高、漂移小、分析速度快,可实现长期连续监测,在生物过程领域具有巨大的应用潜力。     

流加培养过程中杂交瘤细胞的摄氧率与生长代谢之间的关联

摄氧率(OUR)不仅易于在线检测而且可以快速反映细胞的物质和能量代谢状况。为此,利用2 L B.Braun反应器的恒速流加培养工艺,考察了杂交瘤细胞的摄氧率与生长、代谢之间的关系。OUR与活细胞密度成良好的正相关性,但由于氧比消耗速率不是常数,所以二者不呈线性关系,从而利用OUR只能估测,而不能准确计算细胞密度。随着葡萄糖浓度降至低水平,氧比消耗速率、ATP比生成速率下降,而氧与葡萄糖的消耗计量比、细胞对氧的消耗逐增,由氧化磷酸化生成的ATP比例上升,说明葡萄糖代谢途径逐渐从糖酵解途径迁移到三羧酸循环,被氧化程度提高,能量利用率增强。     

多层搅拌式生物反应器内冷模和热模的传质特性

采用不同浓度的羧甲基纤维素钠（CMC）溶液替代菌丝发酵液进行两种桨型组合（三层平直叶圆盘涡轮,3PY和底层半圆管圆盘涡轮HY及上面两层三宽叶翼型轴流桨KCXu,HY+2KCXu）的功率消耗和体积氧传质系数研究。结果表明：相同功率下,低浓度CMC溶液中上翻操作的HY+2KCXu组合的传质能力更好,但是随着黏度的增加,两种组合的传质能力趋于相同。同时采用两种桨型组合进行黑曲霉产糖化酶的发酵实验,通过调节转速实现两种桨型下发酵罐内菌体的氧摄取速率相近,通过对产酶量、菌形、发酵液流变特性以及反应器内的传质能力对比研究发现：发酵过程中装有HY+2KCXu组合的罐内发酵液的表观黏度低于装有3PY组合的罐,HY+2KCXu罐内似乎更容易形成菌球,菌球的形成降低了发酵液的黏度,传质系数增大,从而提高了产酶效率。     

增强组成型重组大肠杆菌质粒稳定性的发酵策略

质粒稳定性是影响基因工程菌外源蛋白表达的重要因素,同时,外源蛋白的表达又影响着质粒稳定性。与诱导型表达系统相比,在组成型表达系统中,由于外源蛋白的持续表达,导致细胞代谢负担加重,质粒稳定性的控制更加困难。通过对组成型大肠杆菌DH5a／pKKFPGA发酵过程的优化,增强了质粒稳定性,发酵结束时,仍然维持在85％左右,表达产物粪产碱杆菌青霉素酰化酶的酶活单位达到23384U·L^-1。     

鸟苷发酵代谢过程分析

鸟苷是生产呈味核苷酸 5’ -鸟苷酸的直接前体 ,其发酵法生产得率的提高已经成为限制呈味核苷酸工业发展的重要环节。通过在 5 0L多参数全自动发酵罐上的研究 ,分析了鸟苷发酵过程的基本特征 ,通过将控制参数和菌体生理参数相关分析 ,结合菌体形态变化 ,指出了发酵过程可能存在的代谢流迁移 ,为进一步的过程优化提供了理论依据