地衣芽孢杆菌产生碱性蛋白酶的动力学研究

应用自动控制发酵设备,首先进行分批发酵试验摸索了地衣芽孢杆菌2709生长与代谢的基本规律。然后采用补料分批发酵方法限制生长基质浓度,测定了一系列(S_I,μ_I)、(μ_j,q_pj)数据,获得K_S、μ_max、α、β等参数的值,并且推导出了细胞生长与产物合成的动力学公式,从而证明了用Monod方程描述地衣芽孢杆菌2709生长速率与基质浓度关系的合理性和合成碱性蛋白酶的发酵属于生长部分关联型。     

灵芝胞外多糖分批发酵动力学模型

利用分批发酵研究了灵芝（Ganoderma lucidum）胞外多糖的合成特性,结果表明Ganoderma lucidum多糖合成和菌体生长呈部分生长关联型。菌体干重、胞外多糖分别达到15.56g·L^-1<、3.02g·L^-1<,胞外多糖对细胞干重得率系数(Y_p/x）为0.19。根据分批发酵试验结果采用Logistic方程、Luedeking-Piret方程和类似Luedeking-Piret方程,得到了描述灵芝生长、胞外多糖以及葡萄糖底物消耗分批发酵动力学模型。同时在初始葡萄糖变化较大范围内,试验数据与模型预测值进行了比较拟合,平均相对误差小于5％,表现出很好的适用性。表明该动力学模型对指导灵芝胞外多糖的发酵生产具有实际意义。     

葡萄糖氧化酶产生菌Z—l—C的分批发酵与恒化培养

本文对葡萄糖氧化酶产生菌z—I—c的分批发酵与恒化培养进行了研究。实验发现,在以葡萄糖为生长限制性基质的恒化培养中,该产生菌的维持系数为O．04 g葡萄糖／g菌体．H,生长得率系数Y^max_G=O．714 g菌体／g葡萄糖,最大比生长速率μmax=O．385h^-1,饱和常数Ks=4．76g/L,理论最适稀释度Dm=0．260h^-1,最大酶比活(E／x)max为2．16×10³μ／mg,其值较分批发酵的最大酶比活(1．5l×10³μ／mg)提高43％。当向恒化培养的补料培养基中添加0．02％的α-甲基-D-葡萄糖时,由于该葡萄糖结构类似物的诱导作用,可使(E／x)max达3．11×10³μ／mg,较分批发酵之值提高106％。     

西洋参细胞液体培养及动力学研究

文对西洋参细胞在改良MS培养液中发酵过程和发酵动力学进行了研究。结果表明,细胞生长动力学为：dXdt=μmax·s Ksx,式中μmax=o．1613d^-1,Ks=47．59g／L,基质消耗动力学为。-dsdt=1．75dXdt。西洋参细胞液体培养收获最佳期23天以上,皂甙累积的高峰期为25天以后。液体培养时,细胞中大部分皂甙释放到培养液中,经薄层层析后仅含R_g1;而愈伤组织中则含Rg₁、Rb₁、Re、Rd、Re五种,其总皂甙含量比人工栽种西洋参提高23％。     

微水体系中荧光假单胞菌脂肪酶催化合成单甘酯

研究了无溶剂微水体系中荧光假单胞菌脂肪酶 (PFL)催化油脂甘油解合成单甘酯的反应因素以及多温程非均相固液反应对单甘酯产率的影响。以初始体系最低共熔点 (PFL)取代临界温度学说中的油脂初熔点 ,通过考察不同IEP体系的甘油解 ,发现PFL酶促油脂甘油解时存在碳链基质特异性的函数关系 ,即反应物油脂中饱和碳残基的质量百分含量 (C₁₆+C₁₈)与单甘酯产率间符合以下多项式:Y =- 0.0006X³ +0.0592X²-0.8909X+26.753(13%<X<76.5%),式中X为C₁₆+C₁₈,Y为40℃时等温反应条件下的单甘酯产率。IEP为40℃时,最适等温反应条件如下：加水量3%～4.5%,加酶量为500μ/g油酯摩尔比1：2.5-5.0(油酯：甘油)反应温度40℃.实验条件下多步等程序降温反应48h后单甘酯最高产率为81.4%.     

喷射自吸管式生化反应器研究

本文研究了喷射自吸管式生化反应器的吸气及所液传质特性,提出了吸气量(Qs)和容积氧传递系数(kLa)的数学表达式：Qg=5.2×10^-2W^0.144_cLR^0.079_cD(L-D)^0.328D²_nPoπ——P^o_gTo[(D-Dn)²-1](Pn-Pl)-1)(Kla)₁=0.999(W-V)^0.38V^0.90_sg(L-D)^-0.16(Kla)2=1.003(W-V)^0.71V^0.28_sg(L-D)^-0.32(加C圈)反应器的具优工况为：L/D=320-400,D/D=2.7—3。8,Pn=5—13×10⁴N/m²。Kla最高达4280h^-1,比能耗为0.72—2.16×10³kJ/kgO₂用于培养饲料酵母,酵母浓度达40.04kg/m³.最大生长速率为6.24kg/m³·h,比能耗为1.66—2.52×10³KJ/kg DBM.空气利用率为10—20%.是一般生化反应器的2—4倍。     

半连续灌注培养中杂交瘤细胞的生长和代谢

考察了在半连续灌注培养中WuT₃杂交瘤细胞在不同灌注速率下细胞生长的动态变化,培养基中主要基质的消耗和代谢物的生成。当灌注速率D从1.0/d升高到2.0/d时,乳酸得率系数Y_lac/glu降低18%,氨得率系数Y_amm/gln降低40%,丙氨酸得率系数Y_ala/gln升高58%,甘氨酸得率系数Y_gly/gln基本恒定。说明在灌注速率升高的条件下,细胞会调整代谢机制,丙酮酸和过量的谷氨酸通过转氨作用生成丙氨酸而非甘氨酸。     

自絮凝酵母SPSC01在组合反应器系统中酒精连续发酵的研究

建立了一套由四级磁力搅拌发酵罐串联组成、总有效容积4000mL的小型组合生物反应器系统 ,其中一级罐作为种子培养罐。以脱胚脱皮玉米粉双酶法制备的糖化液为种子培养基和发酵底物 ,进行了自絮凝颗粒酵母酒精连续发酵的研究。种子罐培养基还原糖浓度为100g L ,添加 (NH₄)₂HPO₄ 和KH₂PO₄ 各 20g L ,以0.017h^-1 的恒定稀释速率流加 ,并溢流至后续酒精发酵系统。发酵底物初始还原糖浓度 220g/L ,添加 (NH₄)₂HPO₄ 15g/L和KH₂PO₄2 5g/L ,流加至第一级发酵罐 ,稀释速率分别为 0.017、0.025、0.033、0.040和0.05 0h^-1。实验数据表明 ,自絮凝颗粒酵母在各发酵罐中呈部分固定化状态 ,在稀释速率0.040h^-1 条件下 ,发酵系统呈一定的振荡行为 ,其他四个稀释速率实验组均能够达拟稳态。当稀释速率不超过 0 0 33h^-1 ,流出末级发酵罐的发酵液中酒精浓度可以达到 12 % (V/V)以上 ,残还原糖和残总糖分别在 0 11%和 0 35 % h^-1,流出末级发酵罐的发酵液中酒精浓度可以达到12%（V/V）以上,残还原糖和残总糖分别在0.11%和0.35%（W/V）以下。在稀释速率为0.033h^-1时,计算发酵系统酒精的设备生产强度指标为3.32（g·L^-1·h^-1）,与游离酵母细胞传统酒精发酵工艺相比,增加约1倍。     

L－亮氨酸发酵过程氮源反馈与非反馈控制的初步研究

氮源可直接影响氨基酸发酵过程中菌体生长与氨基酸生成．但是关于氨基酸发酵过程中氮源控制的研究报道并不多。本文作者在L－亮氨酸发酵过程碳源流加研究及动力学特征分析基础上^〔1〕,比较了几种非反馈型、反馈型补加硫酸铵的发酵结果．提出了较佳的控制方法。     

温度对谷胱甘肽分批发酵的影响及动力学模型

研究了24～32℃范围内产朊假丝酵母生产谷胱甘肽的分批发酵过程,发现较高温度对细胞生长有促进作用,而较低温度则更有利于谷胱甘肽产量的提高。应用改进的Logistic和LuedekingPiret方程分别对细胞生长动力学和谷胱甘肽合成动力学进行了模拟,得到不同温度下各种动力学参数。在此基础上,进一步研究了温度同细胞生长动力学参数之间的内在联系,得到谷胱甘肽分批发酵过程中细胞浓度的变化同温度以及底物浓度之间的一般关系式：dX-dt＝［0.0224(T+1.7)］2X(1-X/X_max)1+S｛8.26×10.6×exp［-31477/R/(T+273)］｝。验证实验结果表明,该模型具有很好的适用性。     

碳酸钙促进丙酮酸发酵过程中α-酮戊二酸的形成

在多重维生素营养缺陷型菌株光滑球拟酵母CCTCC M202019发酵生产丙酮酸的摇瓶和发酵罐实验中发现,CaCO₃的添加对发酵液中α-酮戊二酸（α-KG）的积累有重要影响。在维生素浓度不变且供氧充分的前提下,延迟CaCO₃添加时间可明显抑制α-KG的产生,并提高丙酮酸与α-KG的碳摩尔比(C_PYR/C_αKG);而增加培养基中的CaCO₃浓度会导致αKG积累的增加。用不同物质调节发酵液中pH的实验证实：在丙酮酸发酵过程中, Ca²⁺对αKG的积累起主要作用,CO₃^2-起辅助作用,两者对α-KG的积累具有协同效应。维持培养基中CaCO₃浓度不变,改变培养基中硫胺素的浓度,对αKG的积累,特别是对C_PYR/C_α-KG值没有影响;而增加培养基中生物素的浓度,则导致αKG的浓度不断上升且C_PYR/C_α-KG值不断下降。当有Ca2+存在时,胞内丙酮酸羧化酶的活性最高可提高40%,而丙酮酸脱氢酶系的活性没有明显变化。结果表明,丙酮酸发酵过程中α-KG的形成是由于CaCO₃促进了丙酮酸羧化反应,其中Ca²⁺可显著提高丙酮酸羧化酶的活性,而CO₃^2-则有可能作为丙酮酸羧化反应的底物。     

放线菌种间原生质体电融合育种

以龟裂链霉菌(S．Rimosus,Otc^r,Sm ^s)和灰色链霉菌(S．Griseus,Sm^r,Otc^s)为原始出发菌株,经NTG诱变处理,获得前者(Asp^-)和后者(cys^-)营养缺陷型突变株,制成10⁹个／m1等量原生质体混合液,在岛津细胞融合装置SSH—C¹¹融合槽(电极间距为0．5mm)内,以频率lMHz、强度800V／cm的高频交流电场作电介质,电泳15s形成原生质体珠串,旋即施加电场强度6 kV／cm、短时程20μs的直流高压方形电脉冲触发原生质体融合,在R₃再生培养基上选取34971个菌落,移植于双抗基本培养基,检出四个双抗原养型融合子。它们具有亲株的优良生物学特性,生长速度较快,产素能力大,抗菌活性高。生物显影结果表明,它还产生两个亲株所不具有的抗菌活性物质。     

含易降解有机质时对苯二甲酸(TA)厌氧降解动力学

含易降解有机物的对苯二甲酸有机废水在厌氧处理时,其中的易降解有机质通过甲烷发酵被优先利用,其中间代谢物对对苯二甲酸的降解有抑制作用,同时,对苯二甲酸自身的降解也存在底物抑制现象。本文建立了有易降解有机质存在时对苯二甲酸厌氧降解的抑制动力学模型方程：q=q_max SS+Ks[1+(I-0.86)/K_I,s,并利用非线性回归,确定了模型参数q_max=1972.0mgTA/gVSS·d;K_s=20.2844gTA/L;K_I,I=2.041gCOD/L;K_I,s=0.0108 gTA/L,实验数据对该动力学方程能较好拟合。在此基础上提出两段厌氧处理新工艺。     

苯酚降解菌的筛选及其降解特性的初步研究

从某印染厂下水道的污泥中分离到一株能高效降解苯酚的菌株ph₁₆,经初步鉴定为微球菌属 (Micrococcussp )。该菌株最高可耐受 1.5g L左右的苯酚 ,对苯酚降解最适条件为pH7.0 ,温度 35℃ ,苯酚浓度为1.0g/L ,时间为 36h,降解率可达 99.6 %。试验还表明Hg⁺ 、Co²⁺ 、Ag²⁺ 等重金属离子对该菌株降解苯酚能力有不同程度的抑制作用。并对其降解动力学作了初步探讨。     

硫霉素生物合成酶基因克隆的研究

利用NTG诱变从硫霉素产生菌中获得了生物合成阻断变株Y₃。通过对Y3变株原生质体形成、再生条件及DNA转化的研究,初步建立了以变株为受体的克隆系统,以pIJ680为载体,从硫霉素产生菌S．Cattleya中鸟枪克隆,获得了能使Y₃变株恢复产生硫霉素的酶基因。根据对Y₃积累的中间产物的分析,认为该酶基因可能与硫霉素生物合成过程中肽的环化作用有关。重组质粒分子大小为9．8kb左右,插入片段大小为4．5kb,分子杂交试验证明插入片段来源于硫霉素产生菌S．Cattleya。     

H18杂交瘤抗凋亡能力的改造

利用PCR从pGEMTbcl-X_L质粒中获得bcl-X_L基因,构建真核表达载体pEF-bcl-X^{L,脂质体法转染杂交瘤细胞,G418筛选稳定表达株,Western blotting检测目的蛋白表达,流式细胞仪检测Bcl-X_L提高杂交瘤抗正丁酸钠诱导凋亡的功能。 将构建的编码鼠bcl-X_L基因的真核表达载体pEF-bcl-X_L,转染H18细胞后,获得稳定的表达株细胞;稳定表达Bcl-X_L的细胞具有抗正丁酸钠诱导凋亡的功能。鼠bcl-X_L基因在杂交瘤细胞中稳定表达,提高了杂交瘤抗凋亡的能力,对高密度大规模培养杂交瘤细胞具有重要意义。}     

抗IBDV独特型抗体杂交瘤细胞株的建立及其产物生物学特性测定

用纯化的抗IBDV IgG免疫Balb/c小鼠,取其脾细胞与SP2/0细胞在聚乙二醇（PEG）作用下融合,ELISA法检测筛选,经有限稀释法克隆3次,获得2株（5F₄株,2B₆株）分泌抗IBDV独特型抗体的杂交瘤细胞株,其能诱生Balb/c小鼠产生ELISA抗体效价分别为1∶12 800和1∶25 600的含抗IBDV独特型抗体的腹水。用此独特型抗体与福氏完全佐剂和福氏不完全佐剂乳化制备成抗IBDV独特型抗体疫苗,免疫接种SPF鸡和普通京白公鸡,然后用IBDV强毒株(SD株)2000 ELD50攻毒,SPF鸡免疫组50只,有5只发病、2只死亡;对照组10只全部发病,8只死亡。普通京白鸡免疫组30只,有7只发病, 1只死亡;对照组10只全部发病,6只死亡。经X²检验,SPF鸡X²＝34.15,普通鸡X²＝16.68,查X²值表得X²_(1)0.01＝6.63, SPF鸡X²和普通鸡X2均大于X²_{(1) 0.01}（P＜0.01）,由此表明抗IBDV独特型抗体疫苗具有很好的免疫原性,对易感日龄的SPF鸡和普通鸡均具有极其明显的保护作用。从而证实了抗IBDV独特型抗体疫苗有潜在的研究和应用价值。     

纤维载体固定化红螺菌反应器处理发酵废液及其动力学模型

在充填软性纤维材料的玻璃柱式反应器中,利用Rhodopseudomonas palustris Y6光合细菌(PSB)连续处理发酵废液。建立了该处理系统动力学模型。计算出模型参数t K_s=45．56mg／m1,μm=0．224h^-1。模型理论曲线与实验值较吻合。研究得出较适合的稀释率Dopt为o．129^-1’,此时COD去除能力最大为1686．Oppm COD／h。本文为纤维载体固定化PSB处理有机废水提供了一些放大操作依据。     

应用原生质体融合技术定向改造林可霉素产生菌的探索

金色链霉菌streptomyces aureofaciens(LM^r,CTC^r,产金霉素)的原生质体经u。V．照射40min灭活后,与林可链霉菌林可变种Streptomyces Iinclnensis Var lincilne—nsis(LM^r,CTC^I,产林可霉素),在42％PEG(Mw6000)诱导下进行种间原生质体融合,在含金霉素50μg／Mi的再生平板上直接选择融合子,融台率达9．05×10^-5。从大量融合体中筛选到4株产生抗菌物质不同于亲株并较稳定的菌株。对其中一株所产的抗生索作了初步鉴别,推测其结构与林可霉素相近。另一株的薄层层析R^VB_f值与氯林可霉素相近,尽管此等产物还有待于进一步鉴别,但这一育种途径值得探讨。     

以摇瓶所得摄氧率为基准进行发酵放大

通过设计特殊摇瓶,用亚硫酸盐法测出摇瓶口纱布层氧通透率的基础上,在实际发酵情况下通过测定瓶内气、液相氧的变化得出其发酵过程中的摄氧率(OUR)及氧传递系数(K_La)。以特制摇瓶取得的菌体CUR为基准进行发酵过程和发酵罐的放大。通过质谱仪在线检测及采样分析,研究了3种不同供气流量及搅拌转速下的放大结果。摇瓶与发酵罐在菌体OUR、菌体产量方面吻合很好,而在整个放大过程中,发现摇瓶与发酵罐内的氧传递系数(K_La)、溶解氧(C_L)差异较大。