表达血管生长抑制素的重组毕赤酵母在诱导阶段混合碳源的流加

为进行高密度发酵并实现外源基因的高表达,在表型为Mut^S的重组毕赤酵母（Pichia pastoris）表达人血管生长抑制素的诱导阶段,采用了甘油甲醇混合补料的培养方式。以溶氧水平作为甘油代谢指针来控制甘油限制性流加既可维持一定菌体生长,又不会发生发酵液中残余甘油及有害代谢产物（乙醇）阻遏蛋白表达。当表达阶段的菌体平均比生长速率控制于0.012h^-1,菌体浓度达150 g/L,血管生长抑制素浓度最高达到108 mg/L,血管生长抑制素的平均比生产速率为0.02 mg/(g·h),菌体关于甘油的表观得率为0.69 g/g,菌体关于甲醇的表观得率为0.93g/g,较没有采用甘油限制性流加时都有所提高。     

氮源NH4Cl浓度对粪产碱杆菌发酵生产热凝胶的影响

研究了利用粪产碱杆菌(Alcaligenes faecalis)发酵生产热凝胶的发酵条件,氮源是菌体生长的限制性底物,单纯地提高初始底物(氮源)浓度并不一定能促进细菌的生长和产物的合成.在分批发酵过程中,底物消耗导致培养环境pH的改变也是影响细菌进一步生长和产物合成的重要因素.通过增加培养基中初始氯化铵的浓度并同时控制发酵过程的pH条件,得到了较高的菌体浓度,热凝胶的合成水平也得到了显提高.当培养基中NH4Cl浓度提高到3.6g/L时,菌体浓度达到7.2g/L,热凝胶合成的产量可达30.5g/L,比原来NH4Cl浓度为1.1g/L时提高了51.7%.提高菌体浓度意味着需要提高溶氧水平来满足细菌的生长和代谢.初始氮源NH4Cl浓度的增加虽然能使菌体浓度得到提高,但发酵过程对溶氧的需求也相应增加,需要提高搅拌转速和通风以增加供氧水平.但高搅拌速率产生的高剪切力对热凝胶的凝胶性能将产生破坏作用,因此在发酵过程中需要综合考虑细菌培养密度对合成热凝胶产量和质量的影响.     

氮源NH4Cl浓度对粪产碱杆菌发酵生产热凝胶的影响

研究了利用粪产碱杆菌 (Alcaligenesfaecalis)发酵生产热凝胶的发酵条件 ,氮源是菌体生长的限制性底物 ,单纯地提高初始底物 (氮源 )浓度并不一定能促进细菌的生长和产物的合成。在分批发酵过程中 ,底物消耗导致培养环境pH的改变也是影响细菌进一步生长和产物合成的重要因素。通过增加培养基中初始氯化铵的浓度并同时控制发酵过程的pH条件 ,得到了较高的菌体浓度 ,热凝胶的合成水平也得到了显著提高。当培养基中NH₄Cl浓度提高到3.6g/L时 ,菌体浓度达到72g/L ,热凝胶合成的产量可达 30.5g L ,比原来NH₄Cl浓度为11g L时提高了51.7%。提高菌体浓度意味着需要提高溶氧水平来满足细菌的生长和代谢。初始氮源NH₄Cl浓度的增加虽然能使菌体浓度得到提高 ,但发酵过程对溶氧的需求也相应增加 ,需要提高搅拌转速和通风以增加供氧水平。但高搅拌速率产生的高剪切力对热凝胶的凝胶性能将产生破坏作用 ,因此在发酵过程中需要综合考虑细菌培养密度对合成热凝胶产量和质量的影响。     

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。     

丙酮酸发酵过程中光滑球拟酵母过程功能的强化

对不同葡萄糖浓度下光滑球拟酵母分批发酵生产丙酮酸的动力学模型分析发现, 葡萄糖浓度是影响光滑球拟酵母发酵生产丙酮酸过程功能的关键因素。在发酵初始阶段, 低浓度葡萄糖可维持较高的菌体比生长速率; 对数生长中前期, 葡萄糖快速进料使菌体浓度接近最大值, 并实现碳流从菌体生长转向丙酮酸积累; 对数生长后期葡萄糖浓度控制在33.4 g/L以维持高丙酮酸对葡萄糖产率系数 (0.71 g/g)。采用奇异控制的葡萄糖流加方式, 在7 L发酵罐上控制不同发酵阶段葡萄糖浓度处于最佳水平以强化光滑球拟酵母过程功能, 丙酮酸产量 (83.1 g/L)、产率 (0.621 g/g)、生产强度[1.00 g/(L·h)]与分批发酵对比, 分别提高了21.3%、21.6%和29.9%。     

补料分批发酵过程中两阶段发酵生产1,3-丙二醇

在补料分批发酵过程中提高比生长速率不仅减少乙醇、甲酸的生成,而且提高1,3-丙二醇的得率和比生产速率.发酵后期甘油的浓度在15～26 g/L时有利于提高1,3-丙二醇的生产.采取在发酵前期控制菌体较高比生长速率和发酵后期控制适宜甘油浓度相结合的策略,有效地提高了1,3-丙二醇的生产,降低副产物乳酸和乙醇的生成.     

H_2O_2对黑曲霉氧化胁迫机理的研究

旨在探究H_2O_2胁迫下,黑曲霉的氧化应激响应,为控制黑曲霉生长和赭曲霉毒素A(OTA)合成提供依据。测定黑曲霉菌体生长、OTA合成、胞内活性氧(ROS)和脂质过氧化水平,以及抗氧化酶活性。H_2O_2能够抑制黑曲霉生长,且抑制作用具有剂量相关性;能促进其合成OTA,尤其是生长第4天时最为明显;能提升胞内ROS水平和丙二醛(MDA)含量;引起胞内过氧化氢酶(CAT)和谷胱甘肽过氧化物酶(GPX)的活性增高,其中在生长第5天CAT酶活提高显著,生长第6天GPX酶活提高显著;但对超氧化物歧化酶(SOD)活性无显著影响。菌体通过提升胞内抗氧化酶活性及毒素的合成来平衡胞内过多的活性氧,从而在氧胁迫下维持菌体生长及代谢。     

pH两阶段控制策略发酵生产重组角质酶

为提高基因工程菌Bacillus subtilis WSHB06-07发酵生产角质酶的产量和生产强度,考察了pH（5.5~8.0）对菌体生长和产酶的影响。基于不同pH发酵过程中菌体比生长速率及比产物合成速率的变化,确定了pH两阶段控制策略,即0~4 h时控制pH 7.5,4 h后将pH调至6.5。通过采用这一优化策略,角质酶酶活有了较大的提高,达170 U/mL,生产强度为16.9 kU/(L·h),比恒定pH 7.5控制模式下分别提高了122.6%和123.2%。     

代谢副产物乙酸对L-色氨酸发酵的影响

分析了重组大肠杆菌(E.coli TRTH/pSV-709)发酵生产L-色氨酸的发酵过程,检测结果表明发酵液中有大量代谢副产物乙酸的积累。利用外源添加试验研究了乙酸对L-色氨酸发酵的影响,结果表明乙酸浓度高于2g/L时对L-色氨酸生产菌的生长和产酸均有抑制作用。分析了乙酸的产生机制,并采取了调节溶氧水平、确定合适初始葡萄糖浓度、限制葡萄糖流加及控制菌体比生长速率等措施来减少乙酸的生成。在优化条件下,乙酸含量与原工艺相比降低了51.35%,菌体生物量和L-色氨酸产量分别提高了51.07%和46.54%,实现了高密度发酵培养的目的。     

云芝多糖对增强巨噬细胞抗肿瘤作用的实验研究

提高机体免疫水平的措施控制肿瘤生长,已成为人们比较注意的研究课题。自1961年以来,曾发现某些菌体制剂如卡介苗(BCG)等,可刺激巨噬细胞活性并增强其对小鼠多种肉瘤生长的抑制作用。近十年来又相继发现某     

黑曲霉产糖化酶黑箱模型的构建和应用

利用碳限制恒化实验研究了黑曲霉生长和糖化酶生产之间的相关性,结果表明当比生长速率低于0.068 h–1时,菌体生长与产酶是相关的,当比生长速率大于0.068 h–1时,菌体生长与产酶不相关。根据恒化实验结果获得黑曲霉葡萄糖底物消耗的Monod动力学模型,并结合葡萄糖和氧消耗的Herbert-Pirt方程和产物形成的Luedeking-Piret方程构建黑曲霉产糖化酶的黑箱模型。应用该模型设计指数补料分批发酵实验控制菌体比生长速率在0.05 h–1,使糖化酶的得率最高达到0.127 g糖化酶/g葡萄糖,并成功地使用模型描述了黑曲霉产糖化酶的发酵过程。实验值和模拟值进行比较表现出很好的适用性,表明黑箱模型可以用于指导黑曲霉产糖化酶发酵过程的设计和优化。     

以乙酸为碳源生长菌体的两阶段培养生产L-半胱氨酸合成酶

假单胞菌F12能够将DL-2-氨基-△~2-噻唑啉4-羧酸(DL-2-amino-△~2-thiazoline-4-carboxylic acid,DL-ATC)转化为L-半胱氨酸。将该微生物转化过程分为以乙酸和氨为碳源和氮源的菌体生长阶段和利用DL-ATC诱导L-半胱氨酸合成酶产生阶段。考察了乙酸对菌体生长的影响以及菌体比生长速率对L-半胱氨酸合成酶诱导的影响。结果表明,当乙酸浓度大于4 g/L时对菌体生长有显著抑制作用,乙酸的存在对L-半胱氨酸合成酶的诱导有抑制作用,菌体比生长速率较高时更有利于酶系的产生。在5 L罐中进行的两阶段培养,最高体积酶活达到283 U/mL,比优化前提高了150%,比分批培养提高了130%。     

人基因工程r—干扰素发酵过程的研究

分析大肠杆菌K802(pLY—4)生产人r—干扰素的发酵过程后发现,采用丰富培养基(改良LB+M9),既适合于细菌生长,又适合于r—干扰索的表达。采用逐步升温、控制不同发酵阶段的pH及保持高的溶解氧浓度,可提高重组质粒的稳定性和细胞的生长速率,使r—干扰素的表达量达4．0 X 106IU／ml,表达水平约占菌体蛋白的55％。     

乳酸链球菌肽发酵动力学的研究

提出了在恒定不同pH的发酵条件下,乳酸链球菌SM526的菌体生长、底物消耗、乳酸及Nisin产生的动力学模型。菌体生长、乳酸及Nisin产生用逻辑方程描述,而底物消耗是菌体生长和乳酸产生速率的函数。模型表明,乳酸链球菌SM526菌体生长和乳酸产生的最佳pH为7．0,而Nisin产生的最佳pH却为6．5。     

吸水链霉菌发酵生产谷氨酰胺转胺酶的补料研究

在吸水链霉菌(Streptomyces hygroscopicus)分批发酵研究的基础上,通过在菌体生长阶段指数流加葡萄糖,进行高细胞密度培养,获得了较高的菌体量;待菌体生长进入产酶期后,通过补加氮源,为产酶提供充足的氮源,其中通过流加蛋白质氮源,可以减少蛋白酶对成熟MTG的分解,促进产酶。结果表明,8~16 h采用较高的的比生长速率(0.15 h-1),后期降低比生长速率(0.10 h-1),此时得到的菌体量较高,可达到36 g/L,比分批发酵下的菌体量提高了80%。同时在培养基中添加50g/L的豆饼粉,最终酶活可达到5.79U/ml,提高了83%。     

发酵动力学教学释疑解难尝试

在发酵动力学课程教学中,针对菌体生长速率与菌体比生长速率、菌体实际生长得率系数(Yx/s)与理论生长得率系数(Ygs)、产物实际得率系数(Yp/s)与理论得率系数(Yps)、补料分批发酵中比生长速率调控等常见知识难点进行了释疑解难尝试,收到了较好的课堂教学效果。     

乳酸链球菌肽发酵动力学的研究*

提出了在恒定不同pH的发酵条件下,乳酸链球菌SM526的菌体生长、底物消耗、乳酸及N isin产生的动力学模型。菌体生长、乳酸及N isin产生用逻辑方程描述,而底物消耗是菌体生长和乳酸产生速率的函数。模型表明,乳酸链球菌SM526菌体生长和乳酸产生的最佳pH为7.0,而N isin产生的最佳pH却为6.5。     

氧化葡萄糖杆菌合成右旋糖酐糊精酶的pH两阶段控制策略

为了进一步提高氧化葡萄糖杆菌右旋糖酐糊精酶的产量,在3 L发酵罐水平上考察了pH(3.5?6.0)对菌体生长和产酶的影响。基于不同pH发酵过程中菌体生长及产物合成的变化,确定了pH两阶段控制策略,即0?6 h时控制pH 5.0,6 h后将pH调至4.0。通过采用这一优化策略,右旋糖酐糊精酶酶活有了较大的提高,可达4.03 U/mL,比不控制pH模式下提高了38.5%,是摇瓶水平的12.5倍,同时发酵时间从47 h缩短为15 h。     

1, 3-丙二醇发酵过程中盐浓度的胁迫作用

通过对克雷伯氏菌(Klebsiella pneumoniae)甘油发酵生产1, 3-丙二醇(1, 3-PD)过程的研究发现, 盐浓度对 1, 3-PD发酵有胁迫作用。盐浓度较低时, 菌体生长和产物生成均维持较高速率; 盐浓度较高时会导致菌体生长减慢, 1, 3-PD最终浓度, 甘油到1, 3-丙二醇的转化率降低, 同时1, 3-丙二醇氧化还原酶受到抑制。在5 m3罐中控制合适的盐浓度可以提高1, 3-PD的发酵水平, 使1, 3-PD的最终浓度达到64 g/L, 转化率61%, 生产强度2.1 g/(L·h)。     

1, 3-丙二醇发酵过程中盐浓度的胁迫作用

通过对克雷伯氏菌(Klebsiella pneumoniae)甘油发酵生产1, 3-丙二醇(1, 3-PD)过程的研究发现, 盐浓度对 1, 3-PD发酵有胁迫作用。盐浓度较低时, 菌体生长和产物生成均维持较高速率; 盐浓度较高时会导致菌体生长减慢, 1, 3-PD最终浓度, 甘油到1, 3-丙二醇的转化率降低, 同时1, 3-丙二醇氧化还原酶受到抑制。在5 m3罐中控制合适的盐浓度可以提高1, 3-PD的发酵水平, 使1, 3-PD的最终浓度达到64 g/L, 转化率61%, 生产强度2.1 g/(L·h)。