提升头孢菌素C发酵效率的复合碳源补料工艺开发及代谢机制

开发了一种以葡萄糖和豆油为底物碳源的复合补料策略,能够显著提升头孢菌素C(CPC)的合成效率,使其产量提升了14.8%,并观测到碳源变化在宏观呼吸代谢、中间代谢物、细胞内通量分配和还原力NADPH利用方面产生了全局影响,其中二氧化碳释放速率(CER)的变化表明在葡萄糖和豆油复合补料策略下细胞中心代谢网络的通量发生了明显改变,碳流向CPC的通量得到增强,同时促进了蛋氨酸和丝氨酸的胞外吸收。胞内有机酸α-酮戊二酸、丙酮酸、苹果酸的浓度明显提升,有利于谷氨酸、缬氨酸和半胱氨酸等核心氨基酸的合成,从而有利于CPC生产。主成分分析(PCA)的载荷测定结果表明大多数氨基酸和CPC合成呈正相关,谷氨酸的胞内含量与CPC合成的关联性最强,而α-氨基己二酸和赖氨酸积累反而不利于CPC合成。细胞还原力方面,豆油和葡萄糖组合工艺有助于NADPH更多地用于CPC合成,使得CPC快速合成时对NADPH的大量需求得到了满足。这些结果表明改变底物能够对细胞内部的代谢产生全方位的影响,复合补料策略在优化CPC合成中具有巨大潜力。

偏最小二乘法预测头孢菌素C工业发酵过程中发酵液流变特性

在头孢菌素C工业发酵过程中,发酵液表现出典型的非牛顿流体性质,并可用幂律模型充分描述。传统经验型模型并不能很好地预测头孢菌素C工业发酵过程的流变特性,原因在于模型过于简化,忽略了潜在因素如底物浓度、进料方式、培养基组成等对流变特性的影响,但更多变量的引入会显著增加模型复杂度,且这些参数的动态变化存在相关性,为了解决这个问题,采用了偏最小二乘法进行建模。标准偏回归系数可以量化不同因素对流变参数的作用,其中节孢子比率和菌丝平均分支长度对流变学特性的影响最大。使用偏最小二乘回归(PLSR)模型,可以很好地预测头孢菌素C发酵液的流动行为指数和稠度指数,其相关系数分别为0.94和0.91,具有较好的实用性。

葡萄糖氧化酶的膜透析发酵工艺研究

用膜透析法可减缓发酵过程中代谢物对葡萄糖氧化酶生物合成的阻遏作用。初步研究结果表明，带膜透析的发酵其产酶速率比对照（不带透析的发酵）高一倍，总产量提高３０％～５０％。膜发酵过程中ｐＨ、ＮＨ＿２－Ｎ的变化较对照平缓。对透析条件也作了初步摸索。

葡萄糖氧化酶发酵动力学的研究

利用恒化器研究了葡萄糖氧化酶（ＧＯＤ）发酵动力学，建立了较为合理的恒化培养系统。对采集的数据用计算机进行回归，求得最大比生长速率μｍａｘ＝０．２２５ｈ－１、饱和常数Ｋｓ＝８．９１ｇ／Ｌ、基质得率系数ＹＧｍａｘ＝０．４９ｇ／ｇ以及维持系数ｍ＝０．０２ｇ／ｇ·ｈ。并研究了ｐＨ、ＤＯ、ＮＨ２－Ｎ、葡萄糖酸、细胞产率，酶比活及体积产酶速率等参数随比生长速率变化的规律。在Ｄ＝０．１３１ｈ－１下体积产酶速率（ＤＥ）达最大值，为３．４６×１６．６７μｍｏｌ／ｓ·Ｌ·ｈ，是分批发酵最大体积产酶速率（１．５３×１６．６７μｍｏｌ／ｓ·Ｌ·ｈ）的２．２６倍。

磷酸盐和剪切力对螺旋霉素生物合成的影响

文题试验结果表明，磷酸盐（Ｐｉ）过高固然有利于细胞生长，不利于螺旋霉素（ＳＰＭ）合成，但过低对生产也不好。发酵过程中补入适量Ｐｉ能显著提高细胞菌体的生产能力。根据静息细胞试验结果推测，Ｐｉ具有缓解过量葡萄糖或氨离子（ＮＨ）对ＳＰＭ合成的阻遏作用；能减少ＳＰＭ对其自身合成的反馈抑制，促进己糖和大环内酯的合成以及它们之间的连接。摇瓶发酵结果表明，单次补Ｐｉ的时间以发酵７２ｈ最有利，分二次补时以４２ｈ和８６ｈ最好，补入的Ｐｉ量以０．０５％～０．１％为宜。试验中还发现，ＳＰＭ发酵对剪切力很敏感，搅拌转达过高或摇瓶中加入玻璃珠会导致ＳＰＭ效价为零。

人α2a干扰素酵母工程菌高产培养条件的研究

研究了摇瓶培养条件对人α2 a干扰素酵母工程菌生长及表达的影响 ,结果表明 ,当基础料中腺嘌呤含量为 2 0μg/m L,在发酵进行至 1 2 h时再加入 2 0μg/m L腺嘌呤时 ,IFN-α2 a生物活性及比活分别达到了 7.3× 1 0 6IU/m L及 6 .77× 1 0 7IU/mg。发酵过程中后期补入适量葡萄糖 ,且维持低糖水平 ,有利表达。维持总碳源含量不变 ,使培养基中葡萄糖与蔗糖比例为 1∶ 0 .1 ,结果 IFN- α2 a生物活性及比活分别比对照增加了一倍以上。在发酵进行至 1 2 h时 ,加入 2 g/L谷氨酸 ,IFN-α2 a生物活性及比活分别比对照提高了 1 .76倍及 1 .94倍 ,而添加 0 .2 5～ 1 .0 g/L赖氨酸也能显著提高表达水平。培养基初始 p H对产物表达有较大影响 ,初始 p H为 6 .5时 ,对表达最有利。利用上述摇瓶培养优化条件 ,在 2 .6 L 生物反应器中进行补料分批培养 ,人 α2 a干扰素生物活性达到了1 .3× 1 0 7IU/m L,为原工艺的 3倍。

在反应系统中影响蔗果三糖形成的因素

研究结果表明 ,酶反应的最适条件为 :初始 p H 6 .0 ;反应温度 50℃、时间 1h;初始蔗糖浓度2 5%。在酶反应过程中添加果糖会促进蔗果三糖的生成 ,其最佳添加时间为反应进行了 30分钟 ,最佳添加浓度为 15% ,可使蔗果三糖的产量提高 50 %。酶的热稳定性随处理温度的提高下降。

特殊前体在抗生素生物合成中的作用

对特殊前体在抗生素生物合成中的作用做了全面阐述.分别从前体的来源、前体的作用、研究前体作用的方法、新抗生素的定向生物合成等方面进行了较详细的理论结合实验应用的论述.提出了前体合成的分子调节机制及添加前体的策略.

FCY-4型耐消毒溶氧电极的研制及应用

本文研制成功一种为小型国产或进口发酵罐配套的FCY-4型敞口式耐消毒溶氧电极。经测试,其各项性能指标接近或超过进口电极。通过应用于多种罐及品种的发酵,发现本电极与进口罐上的原配电极所走的溶氧曲线均具有很好的同步性和一致性。能正确反映发酵过程中的溶氧变化。

酿酒酵母重组人α2a干扰素补料分批培养

在 2 .6L全自动发酵罐中对人 α2 a干扰素重组酵母的补料分批培养过程作了初步研究。结果表明 ,培养过程中待葡萄糖耗尽时流加葡萄糖 ,并维持低糖浓度 ;在培养 1 0 h～ 2 0 h时 ,恒速流加 2 0 mg/L的腺嘌呤 ,能较大幅度提高表达水平 ,生物活性从原工艺的 3.1× 1 0 9IU/L提高至1 .3× 1 0 10 IU/L。表达期 p H值对生产水平有很大影响 ,宜控制在 5.0～ 5.

用于测定营养物质的通用生物传感器

报导了一种用于测定培养基中的养分的通用生物传感器，这种生物传感器以溶氧电极为基本传感器，在敏感膜上覆合上一种生物膜，用以测定一种假单孢菌培养液的醋酸铵的含量，其线性范围为：０－４０ｍｇ／Ｌ；９０％的响应时间为：１５－２０ｍｉｎ；测定一个样品所需时间为４０－６０ｍｉｎ；其测量精度为：±６％；使用寿命可达一年以上。

胞内抗生素积累分泌对抗生素合成的影响

详细综述了影响代谢产物分泌的因素及运输机制、提高抗生素分泌的方法,讨论了代谢产物分泌机制及产物分泌结构模型的构建方法.在此基础上进一步阐明了抗生素分泌机制及如何强化这种分泌作用.并提出了相应的研究对策和具体的研究方法.

膜技术在次级代谢产物发酵和生物转化中的应用

概述了各种生物技术常用膜的理化特性及其在发酵中的应用，列举了国内外应用实例，提出了膜技术应用中尚存在的问题．

BOD微生物传感器的研究

本文采用夹层法,将异常汉逊酵母固定在氧电极的透氧薄膜与多孔醋酸纤维膜之间,构成一种流通式BOD测试系统。对新研制的电极的各种性能,包括各种理化因子对电极响应的影响作了系统的测试,发现电极电流差值与标准废水的BOD之间存在良好的线性关系,其线性范围为1～45mg/L,电极寿命长达180天以上,响应时间小于20分钟,电极测定重演性好,误差小于6%。

柠檬酸钠对枯草杆菌生长代谢及肌苷积累的影响

研究柠檬酸钠对枯草杆菌生长代谢及产苷的影响 ,在基础料中添加浓度为 0 2g L的柠檬酸钠 ,肌苷产量提高 18% ,肌苷对葡萄糖得率增加 38%。通过分析糖代谢途径中关键酶的酶活 ,结果表明添加柠檬酸钠改变了一些关键酶的活力 ,可降低糖酵解途径中 6_磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶的活力 ,从而减弱了糖酵解途径的通量。

人工神经网络在红霉素发酵过程状态预估中的应用

探索了动态 BP网络和 RBF网络在红霉素发酵过程状态预估中的应用 ,比较了它们的收敛速度和学习能力。结果表明 ,BP网络和 RBF网络都具有相当好的学习能力 ,但 RBF网络的收敛速度更快。训练好的神经网络 ,在红霉素发酵过程中可在线预估出红霉素效价、葡萄糖浓度、NH2 - N浓度、丙醇浓度和菌体浓度等参数值 ,并可在进一步的过程优化和控制中应用。

控制发酵过程氧化还原电位优化酿酒酵母乙醇生产

利用氧化还原电极,研究了在厌氧条件下将氧化还原电位值(ORP)控制在不同水平(-50mV、-100mV、-150mV、-230mV)对乙醇发酵过程的影响。试验结果表明,不同的ORP值水平对乙醇得率,甘油形成、有机酸分泌、生物量和菌体死亡率的影响有明显的差异。当ORP为-50mV时的生物量是ORP为-100mV时的1.26倍、ORP为-150mV时的1.86倍、ORP为-230mV时的2.59倍,甘油浓度分别是后三者的1.2倍、1.1倍、1.7倍,而乙醇浓度却分别只有后三者的0.87倍、0.49倍、0.51倍。综合考虑生物量、乙醇浓度、甘油产量、残糖的测定结果,表明将ORP控制在-150mV时对乙醇发酵极为有利。说明可以用ORP电极来精确控制厌氧发酵条件,从而为酵母细胞合理分配代谢流以实现乙醇生产最优化的宏观控制提供了一种有效的手段。

重组巴氏毕赤酵母高密度发酵表达rHSA

对基因工程菌Pichiapastoris的摇瓶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分批高密度发酵。在摇瓶发酵时 ,甲醇诱导基因工程菌P .pastoris表达重组人血清白蛋白的发酵周期为 96h ;甲醇的最佳诱导浓度为 1 0g L ;发酵pH范围为 5 72～ 6 5 9;在摇瓶培养时 ,随着接种量的增加 ,虽然目的蛋白表达量缓慢增加 ,但单位细胞光密度的蛋白产率却明显下降 ,符合y =1 2 941x- 0 50 59方程 (线性相关系数r=0 9789) ,其限制性因子很可能为溶氧。在分批发酵 ,接种量为 1 0 %且种子细胞光密度 (OD60 0 )为 2 0左右时 ,细胞生长的延迟期为 2 1 1h左右 ,细胞生长光密度与培养时间的关系模型为 :y =0 7841e0 .2 3 19t(线性相关系数r=0 .993 6 ) ;在补料发酵时细胞干重浓度可达到 1 1 5g L— 1 6 0g L ,在 1 2 0h重组人血清白蛋白表达量最大达到 3 6g L。

重组毕赤酵母甲醇利用表型与基因拷贝数对外源基因表达的影响

毕赤酵母是目前最优秀的外源蛋白表达系统之一。着重对重组毕赤酵母甲醇利用表型(Mut+型、MutS型和Mut-型)、基因剂量对外源蛋白高效表达的影响机理进行综述。MutS型的比生长速率和蛋白产率比Mut+型低、发酵周期长、副产物(如乙醇、乙酸等)形成速率不同。外源基因拷贝数对外源蛋白的影响主要有三种情况:(1)高基因拷贝数对外源蛋白表达水平有明显的正效应作用;(2)基因拷贝数增加反而降低了表达水平,即负效应作用;(3)重组蛋白表达与基因剂量正相关,之后则表现负相关关系,这可能与外源蛋白翻译后加工有关(如二硫键形成、折叠等),而与分子伴侣共表达可促进外源蛋白的高表达。

金霉素发酵过程的代谢特性及调控策略

利用金霉素链霉菌在 5 0L自控发酵罐中发酵生产金霉素。分析了发酵过程的糖、氧、氮和磷的代谢特性以及菌体生长和金霉素生物合成的规律。结果表明 ,菌体前期的代谢控制显得非常重要 ,并对金霉素合成的整个过程起决定性作用。在参数相关理论的基础上 ,通过对发酵过程的实时优化 ,适宜增强前期的菌体生长 ,使物质代谢流有利于流向金霉素形成的途径 ,从而使金霉素的产率 (效价 )提高了 10 .3%。