用于红霉素生产的500m3生物反应器的理性设计

红霉素(erythromycin)是由绛红色糖多胞菌(Saccharopolyspora erythraea)发酵生产的次级代谢产物,其生产水平不仅受发酵工艺的影响,也受反应器结构影响。为解决红霉素发酵过程放大问题,本研究采用时间常数法和计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)数值模拟验证相结合的方法设计了500m³超大规模红霉素耗氧发酵生物反应器。首先,通过对50L反应器红霉素发酵过程研究,发现溶氧是关键性限制因素,通过氧消耗速率(oxygen uptake rate,OUR)等参数分析计算得到设备的氧供应时间常数t_mt需小于6.25s。然后,基于时间常数法和经验关联式理性设计500m³反应器搅拌桨叶组合方式,即底层BDT8桨叶+两层MSX4桨叶的搅拌桨组合,并通过经验公式及CFD方法对设计结果进行了模拟验证。两种验证方法结果均表明500m³反应器采取底层BDT8桨叶+两层MSX4桨叶的组合方式时设备的氧供应时间常数小于6.25s,且反应器内流场特性(如持气率、剪切率和速度矢量等)均能满足红霉素大规模发酵的需要。经实际发酵验证,设计的生物反应器能够满足红霉素的工业规模发酵应用。     

重组人血清白蛋白表达研究进展

本文综述了重组人血清白蛋白在细菌,酵母,植物和动物等表达系统中表达的研究进展。用酵母表达系统,尤其是毕赤酵母,表达的重组白蛋白产量高且提取工艺简单,是其产业化最具有前途的表达系统。同时在转基因动物、植物中培养表达也具有诱人的前景。     

生物质燃料

石化资源的溃乏以及其飚升的价格使得今天生物能源的研究越来越受到关注。从传统的生物供能方式——燃烧开始,介绍发酵制气、生物电池等最新的生物供能方式,以求对生物燃料作一较为详细的介绍,并对其应用前景进行展望。     

一种新的在线细胞显微观察仪及其在生化反应器上的应用研究

针对生化反应器应用条件,提出了用于生化反应器的在线细胞观察仪的基本技术要求。在比较了国内外现有的细胞在线显微工作原理后,研制了一种基于暗视场的新的显微细胞观察仪,介绍了其关键技术及结构。另外,原位在线显微细胞观察仪应用于酿酒酵母和哺乳动物细胞HEK293细胞的培养试验,在线细胞计数结果与离线细胞计数和细胞干重相比较,均有很好的相关性,表明此仪器基本满足使用要求。     

电子嗅在线反馈控制毕赤酵母糖化酶发酵过程中甲醇浓度新方法的应用

探索了电子嗅传感仪直接通过发酵尾气进行发酵液中甲醇浓度在线检测的方法,建立了毕赤酵母表达糖化酶过程中甲醇浓度的自动化反馈补料控制模型,可准确实现发酵过程中甲醇浓度的精确控制;研究表明,当利用电子嗅将培养液中甲醇浓度稳定控制在(890±35)ppm水平下,发酵诱导培养到128h时目的蛋白糖化酶酶活达到了8 153U/ml,与甲醇浓度控制在(350±26)ppm时的发酵水平相比提升了48.8%。该方法具有无需前处理、与发酵液非接触、快速和准确性的优点,为提升工程酵母在工业发酵培养过程工艺的优化控制具有重要的指导作用。     

pH对毕赤酵母表达重组人复合a干扰素的降解影响

使用Pichia pastoris表达重组人复合a干扰素(cIFN)会发生降解、聚合等不均一表达的现象。在5 L发酵罐中考察了不同诱导pH对cIFN表达产生降解的影响, 结果发现在适合酵母生长的pH 3.0~7.0范围内, 当诱导pH为4.0~5.0时, cIFN不均一表达现象最少, 生物活性达到2.5×108 IU/mL。通过测定发酵液中总蛋白酶活和细胞活性寻找了cIFN降解出现的原因：发现低诱导pH下细胞死亡率升高释放更多酶系, 高诱导pH下蛋白酶活性明显增大, 两者都使蛋白酶作用加强, 加剧cIFN的降解; 特别是诱导pH为7.0时, 适宜的pH使蛋白酶酶活陡升, 将cIFN完全降解。     

Streptomyces rimosus M4018 中氧化应激转录抑制因子Rex的克隆表达及与rex 操纵子的体外结合活性

【目的】为了研究龟裂链霉菌Streptomyces rimosus M4018中的rex基因对自身rex operator(ROP)的调控机制。【方法】根据天蓝色链霉菌Streptomyces coelicolor A3(2)中rex基因的同源序列设计引物进行PCR,从S.rimosus M4018中获得其rex基因(Sr-rex)。同时,通过染色体步移的方法,获得其上游的ROP序列。采用体外凝胶迁移的方法,分析了Sr-Rex对ROP的调控作用。【结果】获取的Sr-rex基因核苷酸序列长度为846 bp,预测的编码氨基酸序列与S.coelicolor A3(2)中Rex的同源性为84%,获得GenBank登录号:GQ849479。圆二色光谱显示Sr-Rex的结构以α螺旋和β折叠为主,与软件预测相符。凝胶迁移实验表明,Sr-Rex能与S.rimosus M4108中扩增到的ROP片段特异性结合。同时,以Rex:ROP的最小结合序列为基础,设计了一条22 bp的单链DNA片段,和Sr-Rex的最大结合摩尔浓度比约为5:1。高浓度的NADH抑制两者的结合活性,而NAD+对结合没有影响。【结论】在S.rimosus M4108中,Rex是通过响应胞内NAD(H)水平的方式来调控ROP的表达的。     

基于易错PCR技术的红酵母D-氨基酸氧化酶的定向进化

采用易错PCR技术对来源于红酵母Rhodotorula gracilis的D-氨基酸氧化酶基因(RgDAAO)进行突变,构建并优化了突变株文库;结合48深孔板的高通量筛选方法,获得突变株M3217,其V_(max)相对于野生型提高了16.8%。对测序结果进行分析,发现突变酶基因序列中有5处点突变,其中3处发生了氨基酸置换,分别为:D242V/Q253R/D304V。利用Swiss-Model对突变株M3217进行三维结构模拟,结果显示所有突变位点都不在催化活性中心的附近,特别是V304的位置在连接F5和F6两个β折叠股的长loop环上。推测D304V这一突变位点很可能增强了RgDAAO二聚体形态的稳定性,或是增强了与辅酶FAD的结合能力,从而间接提高了全酶的催化活力。     

生物过程关键技术及装备开发进展

<正>生物过程是一个复杂的动态非线性系统,是生物制造必不可少的环节。文章对我国近五年来生物过程关键技术与装备的研发进展进行了综述,主要包括生物过程优化技术与装置、流场特性与生理特性相结合的生物过程放大技术与测定装置、生物过程关键参数在线检测技术与装置等,并结合相关产业化案例     

链霉菌降解角蛋白的生化机制研究*

对弗氏链霉菌S-221变种降解角蛋白的生化机制进行了初步研究。该菌在角蛋白底物作用下诱导产生角蛋白酶。它是一种复合蛋白酶,含有二硫键还原酶和多肽水解酶等多种酶活性组分。硫酸钠、亚硫酸钠和巯基乙醇对角蛋白酶具有强烈的激活作用,其主要表现作用于角蛋白酶中的二硫键还原酶。亚硫酸钠在0·01mol/L浓度下不仅作用于二硫键还原酶,而且还作用于多肽水解酶。硫代硫酸钠对二硫键还原酶有强烈的抑制作用。角蛋白酶降解羽毛角蛋白首先是角蛋白酶中的二硫键还原酶使角蛋白中二硫键裂解产生变性角蛋白,然后变性角蛋白在多肽水解酶的共同