基于机理模型的2-KGA混菌发酵过程关键状态变量预报

维生素C生产的前体2-KGA是巨大芽孢杆菌和普通生酮古龙酸菌混合发酵的产物。利用先前建立的2-KGA混菌发酵动力学模型对背景厂80个批次的实测数据进行分析,结果表明该模型能够很好地符合工业生产的实际情况。在模型参数灵敏度分析的基础上固定了部分模型参数,并选取具有代表性的3个罐批(劣等、普通、优势),利用移动数据窗口技术和滚动参数辨识方法成功地进行了2-KGA浓度和底物浓度的超前4h和8h拟在线预报,预报误差均在5%以内。同时还比较了固定长度时间窗口和变长度时间窗口的预报结果,并根据现场实际数据特点分析了二者的优劣。

2-KGA混菌发酵大小菌耦合关系研究及建模

研究了维生素C前体2-酮基-L-古龙酸(2-KGA)混菌发酵巨大芽孢杆菌(俗称大菌)与普通生酮古龙酸菌(俗称小菌)的耦合关系。经研究发现:(1)大菌通过群体感应调整自身生长行为;(2)大菌活菌代谢物及其自溶物质弥补小菌代谢缺陷促进小菌生长;(3)小菌可能通过释放溶菌酶促使大菌自溶;(4)大菌自溶释放一些蛋白酶类物质提高小菌山梨糖脱氢酶(SDH)活性从而加速产物形成。基于以上研究建立了2-KGA混菌发酵的动力学模型,并用实验数据证明了模型的有效性。

2-KGA混菌发酵过程的结构模型及实验验证

探讨了古龙酸混菌发酵过程中普通生酮古龙酸菌(Ketogulonicigenium vulgare)和巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)的交互作用机制.分析了K.vulgare以L-山梨糖为碳源时的代谢途径,建立了K.vulgare的宏观动力学模型,引入了一阶闭环调节器模型来描述糖酵解等酶系的建立过程.该模型描述了K.vulgare中物质流和能量流的平衡关系,据此可解得比碳源消耗速率、比生长速率、比乙酰辅酶A生成速率、比氧消耗速率等关键反应速率.结合生物反应器模型可获得操纵变量与状态变量之间的关系.实验验证了上述模型的有效性.

应用探针及影印技术分离产2-KGA蛭弧菌及其生物学特性

应用SMA探针技术，以及HB－HG影印技术，从103个样品中分离出三林产2－KGA的蛭弧菌J26、91－2、91－4，通过对J26初步发酵实验表明：J26经10批次发酵平均产2－KGA达到50－60mg／ml。另外，对J26主要生物学特性进行了研究，尤其对J26作为蛭弧菌的主要特性──浸染性进行了研究，证实了J26是一株具有侵入宿主生长周期和不依赖宿主生长周期两种生长繁殖模式的兼性蛭弧菌。

基于Gluconobacter oxydans膜结合脱氢酶的静息细胞催化合成2-酮基-D-葡萄糖酸

基于G.oxydans DSM2003膜结合葡萄糖酸-2-脱氢酶(GA-2-DH)的催化特性,利用静息细胞催化技术合成D-异抗坏血酸(EA)的主要前体2-酮基-D-葡萄糖酸(2-KGA)。利用高浓度底物自适应筛选技术,筛选到高产2-KGA菌株并对其摇瓶催化进行优化,优化后最适条件为:温度30℃,pH6.0,细胞浓度20g/L,底物浓度1100mmol/L,摇床转速250rmin,此时时空产率为24.68mmol/L/h;摇瓶优化工艺基础上在7L发酵罐中对重点影响参数(转速与底物浓度)进行了进一步优化,优化后2-KGA的时空产率提高到74mmol/L/h,并且催化细胞可有效重复利用3次。

MgSO4对2-酮基-L-古龙酸发酵影响的实验研究

通过摇瓶实验和2 L搅拌釜式发酵罐实验,研究了发酵培养基中初始MgSO4浓度对维生素C前体2-酮基-L-古龙酸(2-KGA)发酵过程的影响.实验结果表明:2-KGA发酵的最佳MgSO4初始浓度w0≈0.084%,在这一浓度下,产物2-KGA的得率和容积生产率均达到峰值;MgSO4初始浓度过高将降低产物得率和容积生产率.

蛭弧菌J26转化山梨糖生产2-酮基-L-古龙酸发酵条件的研究

对新分离得到的能产生维生素C前体2-酮基-L-古龙酸（2-KGA）的优良菌株蛭弧菌J26，进行了一系列摇瓶发酵条件试验，通过添加一些其它有机碳源或其它氮源，可使蛭弧菌J26摇瓶发酵产生2－KGA由50-60mg／ml上升到70mg／ml以上，采用SMA探针技术的流加发酵摇瓶试验产生2－KGA可以达到83．9－91．7mg／ml。本文还对发酵时种子液的接种量、发酵初始精浓度、初始pH值等对产酸的影响，进行了比较研究，对摇瓶发酵全过程的单一菌体形态特征进行了电子显微镜观察。

氧化葡萄糖酸杆菌酶学和分子生物学研究

对氧化葡萄糖酸杆菌初级代谢途径中的关键酶及分子生物学研究做了系统的评述 ,展望了分子技术改造氧化葡萄糖酸杆菌和优化 2 KGA代谢途径的可能。

Vc混菌发酵中不同伴生菌伴生能力差异的研究

为考察不同伴生菌伴生的差异与2-酮基-L-古龙酸产量之间的关系,本研究比较了维生素C混菌发酵中2株伴生菌——巨大芽孢杆菌25B和短小芽孢杆菌HJ04的生长特性、胞外蛋白含量,并分别测定了它们与普通生酮基古龙酸杆菌组成的混菌发酵体系的抗氧化能力。结果表明:相对于25B,HJ04生长能力更强,在发酵18和42h,胞外蛋白含量分别为92.2和89.1μg/mL,分别高于前者13.6和4.8μg/mL;与普通生酮基古龙酸杆菌组成的混菌体系的总抗氧化能力在发酵18和42h分别为42.3和57.3U/mL,分别高于前者4.09U/mL(P<0.05)和2.73U/mL(P<0.05),谷胱甘肽还原酶活力为33.6和59.8U/L,分别高于前者14.5U/L(P<0.01)和6.1U/L(P<0.05);在Vc混菌发酵中2-KGA的产量提高了10.3mg/mL(P<0.05)。研究认为,伴生菌分泌活性蛋白能力及抗氧化能力与混菌体系2-酮基-L-古龙酸产量呈正相关性。