生物合成调控的青霉素发酵数学模型与过程优化

青霉素生物合成受溶解氧、溶解二氧化碳、p H、氨氮、碳源 (特别是葡萄糖 )等的调控 ,这些调控反应的产生不仅与基础培养基配方有关 ,更受发酵过程通气、搅拌条件及补料方案的影响。为此 ,笔者通过把握发酵过程中产生菌生长和青霉素生物合成代谢流的元素平衡、能量平衡以及传递与反应速度平衡的方法 ,结合生产经验和数据资料 ,建立了一种能够模拟青霉素发酵过程工艺学参数和经济学参数变化的数学模型。应用这一模型 ,在充分考虑生物合成代谢调控的基础上 ,对青霉素发酵过程进行优化 ,即通过补水维持上述平衡 ,避免因环境条件、初始条件和约束条件的变化及人为的失误造成的过程波动 ,使生产不断趋向最优状态。模拟运行表明 ,这种优化可显著提高发酵生产的经济效益。

青霉素生物合成与代谢流量控制

在δ-(L-a一氨基己二酰)-L-半胱氨酰-D-缬氨酸合成酶(ACVS)、异青霉素N合成酶(IPNS)、酰基辅酶A异青霉素N酰基转移酶(AAT)等酶的作用下,产黄青霉将3个前体氨基酸经中间产物δ-(L-a-氨基己二酰)-L- 半胱氨酰-D-缬氨酸(ACV)和异青霉素N(IPN)生物合成为青霉素.这一过程在产生青霉素G或V的同时,伴随着6一氨基青霉烷酸(6-APA)、8一羟基青霉咪唑酸(8-HPA)、6一氧哌啶-2-羧酸(OPC)和青霉噻唑酸等副产物的生成.为了增加青霉素生物合成的代谢流量,减少中间产物的积累和副产物的生成,提高发酵过程的原料转化率.有必要进行代谢控制分析.在发酵前期,代谢流量的主要控制点即瓶颈位于ACVS上,而在发酵后期,这一瓶颈移向IPNS.因此,要想提高青霉素合成的代谢流量,必须在发酵的前期增加ACVS的活性,而在发酵后期要增加IPNS的活性.显然,用代谢工程方法同时增加编码ACVS和IPNS的基因剂量及表达水平,比起单一基因扩增来说、有可能取得更好的效果.由于IPNS需要氧作为底物,活化侧链前体的酶—乙酰辅酶A合成酶的活性也依赖于氧,故在发酵过程中保持足够的溶氧浓度可以增加青霉素生物合成的代谢流量,减少胞外ACV、IPN、6-APA、8-HPA、OPC等中间产物和副产物的生成,提高原料的转化得率.另外,溶解CO_2在8-HPA的生成中起着重要作用.因?

在模型化基础上对青霉素补料分批发酵过程中经济效益的预测

在研究发酵动力学、生物过程反应计量学、代谢流分布和代谢流控制的基础上 ,结合专家知识、实验及生产数据 ,对生产规模的青霉素反复补料分批发酵 (即半连续发酵 )的全过程进行了数学模拟 ,建立了一套包含 2 5个过程变量和一系列经济学变量的改良机理模型 .根据这一模型 ,预测了一些工艺参数和经济学参数的改变对发酵过程经济效益的影响 ,发现在保持最大生物质浓度、稀释速率 ,及其它工艺条件不变的情况下 ,中间放料间隔时间、初始发酵液体积以及葡萄糖和电力的价格对经济效益产生较大的影响 .模拟运算结果表明 ,葡萄糖和电力的价格降低 5 % ,全年利润可分别提高 6 .35 %和 3.75 % ;中间放料间隔时间由 2 4h缩短为 12h和 1h(接近于连续发酵 ) ,全年利润可分别提高 7.2 2 %和 14 .11% ;初始发酵液装罐体积分数由 75 %提高到 85 % ,全年发酵利润可提高 5 .4 8% .

生物过程模型化与控制中空气湿度的测量

在好氧发酵等生物过程中通入的空气 ,其水分含量即湿度对氧的传递速率、微生物细胞的呼吸和生长、发酵液体积以及补料稀释率都将产生很大的影响 ,并进而影响发酵过程产率 .对发酵过程进行模拟和对不可测变量进行间接计算 (即所谓软测量 )时 ,如果忽视空气的湿度 ,计算和模拟结果将产生很大的偏差 .因此 ,对好氧发酵过程来说 ,必须高度重视空气湿度的测量和控制 .

溶菌酶的生物测定方法研究

论述了以溶壁微球菌 (Micrococcuslysodeikticus)为试验菌检测溶菌酶活性的 2种生物测定方法 ,即传统的细胞悬浮液比浊法和纸片琼脂平板扩散法。实验结果表明 ,2种方法检测数据的t检验在α =0 0 5显著性水平上无显著性差异 ,但同一样品用琼脂平板扩散法重复测定数据的标准方差均小于比浊法 ,平均变异率分别为 3 4%和 5 6% ,说明琼脂平板扩散法测定数据的离散程度小 ,重现性好 ,准确度高。而且 ,平板法操作简单 ,1次可检测样品数量大 ,是现行比浊法检测溶菌酶活性的

蔗糖酶提取方法的研究

介绍了从酵母菌中提取蔗糖酶的方法。通过试验确定了用冰融研磨法提取蔗糖酶的最佳条件,即通过反复冰冻研磨破碎细胞、45℃水浴加热提取并去除杂蛋白、50%乙醇沉淀,在保持较高酶活力和收率的情况下制得成品蔗糖酶。

调血脂药物的作用和研究进展

结合调血脂药物化学结构特点与主要功能,对胆酸螯合剂、HMG-CoA还原酶抑制剂、烟酸及其衍生物、纤维酸、胆固醇酰基转移酶抑制剂和降脂中药等6类调血脂药物的作用特点及研究进展进行了概述。

β修正ARS新显色光度法测定工业废水中铅

在ｐＨ５－６ＨＡｃ－ＮａＡｃ溶液中，铅（Ⅱ）能与茜素红Ｓ反应，显色液由黄色变红色。本文研究β修正光度法测定工业废水中铅，该方法能消除显色液中过量茜素红Ｓ的干扰，提高分析灵敏度降低测定误差。柠檬酸和氰化钾可掩蔽其他金属离子，提高铅测定选择性。在铅０－２５０μｇ／２５ｍＬ范围内，修正吸光度与其成线性关系。对样品测定结果表明，相对标准偏差ＲＳＤ５．８％，回收率９４．％－１０６％，铅检出限０．０８ｍｇ／Ｌ。该方法适合于工业废水中铅分析。

产高纯度阿维菌素B组分的阿维链霉菌突变株

对某生产菌株MA-1进行诱变的过程中筛选得到一株新菌株MA-2,通过TLC和HPLC分析,确认其发酵产生的活性成分只有B组分,包括B1a和B2a两种主要成分,以及微量B1b成分。经多次菌株传代培养,表明这一组分组成的稳定性良好。

麦芽提取物的制备及理化性质测定

利用啤酒厂的麦芽废渣 ,通过烘干、浸提、粉碎、分筛的方法制备的麦芽提取物样品 ,分别测定其膳食纤维和谷氨酰胺含量 ,同时测定该提取物的溶胀力和持水力。结果表明 :过 10 0目筛的麦芽提取物 ,膳食纤维含量 4 1 0 8% ,溶胀力 5 34mL/g ,持水力 4 2 5mL/g ,而谷氨酰胺含量约为 3 6× 10 -6g/g。

生物农药阿维菌素的发展

介绍和评析了阿维菌素近几年的国内外生产及市场情况,并预测了其未来发展前景。

植物中胰α-淀粉酶抑制剂的筛选

用牛胰丙酮粉对200余种中药及谷物、豆类种子的提取液进行胰α-淀粉酶抑制活性的筛选,发现芸豆、淫羊藿和玉竹有较强的抑制活性,川楝子、金樱子、876降糖粉和大白谷也有一定的抑制作用,为糖尿病、抗肥胖新药的筛选提供了初步线索。

他克莫司的工业化研究

日本藤泽公司通过对他克莫司产生菌筑波链霉菌的选育，发酵条件优化，提取方法改良，以及建立简单、快速、可信度高的ＨＰＬＣ定量分析方法，顺利实现他克莫司的工业化生产，产率比原始菌株和原始发酵条件提高了３００倍，产物的异构化得到控制，产品纯度达到９９％以上。

丙酸及其盐类在饲料中的应用

丙酸及其盐类在饲料中的应用华北制药厂抗生素研究所徐亲民丙酸作为一种常用的有机化学原料，在化学工业中广泛用作酯化剂以及用于制造香料、耐热塑料和除草剂。丙酸及其盐类也是常用的食品添加剂，用于面包、糕点、饮料和谷物的防腐、防霉。由于丙酸本身有刺激性气味和腐...

日本近年来新抗生素筛选研究动态

为了考察近年来日本在新抗生素(包括新生理活性物质)筛选方面的研究动态,对1982～1993年的日本公开特许公报(特许)和1983～1994年的J Antibilti(JA)收载的文献,在以下几个方面进行了调查统计:(1)产生菌种类;(2)放线菌的属及其来源;(3)筛选目标;(4)产生菌与筛选目标的相关性;(5)研究单位.调查统计着重于产生菌和筛选目标两个方面.

搅拌器改进与发酵工业发展

随着发酵工业的发展，生物反应器目前已采用径流、混流、轴流３类搅拌器。本文分析它们的特点及其作用机理，指出了搅拌器的改进与发酵规模扩大之间的必然联系，特别是轴流搅拌器或轴流与径流混合搅拌器应用于大型生物反应器的优点，可为搅拌器的选择和设计提供依据。

碳青霉烯类抗生素 Meropenem 的开发

碳青霉烯类抗生素的研究,以1976年的硫霉素(Thienamycin)(1)的发现为开端,现在已经过去了15年。硫霉素不仅具有优良的广谱抗菌活性,而且含有前人未曾发现的独特化学结构,从而引起众多研究者的注目,广泛地开展了各方面的研究。迄今已分离得到40多种同一类结构的碳青霉烯类天然化合物。