發(fā)酵過程優(yōu)化原理與實踐-第1章緒論

1、第一章 緒論現(xiàn)第一章 緒論現(xiàn)濃度(便于下游處理)、較高的底物轉化率(降低原料成本)和較高的生產(chǎn)強度(與反應器控制之間這種復雜的相互作用盡可能地簡化，并對這些條件和相互關系進行優(yōu)學的基本問題結合起來已經(jīng)成為生化工程學者在進行發(fā)酵過程優(yōu)化研究時的主要問題之也是反應器，所有要從細胞這個微反應器中出來的物質都必須通過細胞和環(huán)境之間的邊界的假設使問題得以簡化，因為有關生物反應的單個步驟、進/ 選取 選取 第二節(jié) 發(fā)酵過程優(yōu)化的研究進展20 40 工相交叉的學科生化工程也隨之在 40 年代末誕生，并取得了飛速發(fā)展。（1954 年 第二節(jié) 發(fā)酵過程優(yōu)化的研究進展20 40 工相交叉的學科生化工程也隨之在 4

2、0 年代末誕生，并取得了飛速發(fā)展。（1954 年 數(shù)。1979 1985年，德國學者卡爾許格爾提出生物反應工程的研究應當包括兩個方面的內(nèi)容一是宏MIT 性及過程操作和控制之間的關系非常復雜(圖 1-1-1)所謂流加發(fā)酵，所謂流加發(fā)酵，即補料分批發(fā)酵(Fed-batch fermen流加發(fā)酵的應用可追溯到很早。20 世紀初，人們就知道利用麥芽汁生產(chǎn)酵母時會使酵 5類（1-1-2），其中 1，2類目前應用最廣，通常所指的流加發(fā)酵一般都是針對這兩細胞調過程操細胞環(huán)細胞形反應器特操作、控制、環(huán)境等方面對分批、連續(xù)和流加三種操作方式進行了比較(如表 1-1-1)，并指3.4. 1. 2.少3. 操作、控

3、制、環(huán)境等方面對分批、連續(xù)和流加三種操作方式進行了比較(如表 1-1-1)，并指3.4. 1. 2.少3. 4. 5.小6. 長3. 3.流加發(fā)酵的理論研究在 20 世紀 70 年代以前幾乎是流加過程控制僅僅 Yoshida YoshidaYoshidadx/dt0，ds/dt0 的情況下，=DDunn 中0，s隨時間下降。故恒速流加只能出現(xiàn)在DKeller 等人研究發(fā)現(xiàn)，當補料速度按指數(shù)變化時，可以得到真正的穩(wěn)態(tài)。Yamane 等在酵母培養(yǎng)過程中以指數(shù)方式進行補料，并以S 的函數(shù)，研究表明當 f(s)0 時，即 1958OhhashillDODO值對流加反饋控制的方法；RQCO2O2RQ 值

4、， X1，X2，X3，X4XV、SV、PV、V。另外再X5，并令X5=1，X5(0)=t0 X1，X2，X3，X4XV、SV、PV、V。另外再X5，并令X5=1，X5(0)=t0Xf=tr，實質上X5X1，X2，(V2) 1f330tX0105 利用重組DNA與相對低濃度的磷酸鹽可促進黃曲霉生產(chǎn)L-蘋果酸；鏈霉菌在6080mmol/LNH4Cl后細胞量則出現(xiàn)了戲劇性的增長。而添加維生素對菌體生長基本上沒有任何影響。上，大腸桿菌X90細胞密度可達到92 g/L，同時形成56 mg/L的胞外重組蛋白酶。2. NH4Cl后細胞量則出現(xiàn)了戲劇性的增長。而添加維生素對菌體生長基本上沒有任何影響。上，大腸

5、桿菌X90細胞密度可達到92 g/L，同時形成56 mg/L的胞外重組蛋白酶。2. 3. (1)目的產(chǎn)物的潛力；(3) 速率)值上以保證較低的生長速率，結果乙酸產(chǎn)生很少，最終細胞干重達到110g/L，并發(fā)現(xiàn)較低的比生長速率還有利于重組蛋白的高表達。在另一個控制低比生長速率的高細胞密度培養(yǎng)6L，通過溫度誘導可在胞內(nèi)形成2 在限制性基質的情況下迅速生長到高細胞密度。這種控制策略對儀器的要求較高。 速率)值上以保證較低的生長速率，結果乙酸產(chǎn)生很少，最終細胞干重達到110g/L，并發(fā)現(xiàn)較低的比生長速率還有利于重組蛋白的高表達。在另一個控制低比生長速率的高細胞密度培養(yǎng)6L，通過溫度誘導可在胞內(nèi)形成2 在

6、限制性基質的情況下迅速生長到高細胞密度。這種控制策略對儀器的要求較高。MV1190，其質粒中帶有編碼1,5-二磷酸核酮糖羧化酶的到39 g/L，產(chǎn)生1.7 g/L可溶的活性蛋白。2. 赤氏酵母也具有作為重組宿主的潛力。Clare斯 7 mg/L通過先指數(shù)流加，后采用基于赤氏酵母的細胞干重達到8090g/L和RQ細胞干重和重組蛋白的產(chǎn)量僅分別為25 g/L和20 mg/L。即使將釀酒酵母的生長速率維持在 0.120.18 h-1，也將形成1013 g/L的乙醇，因而導致產(chǎn)率降低。但釀酒酵母產(chǎn)乙醇也并不3. 人工智能技術中，模糊推理(fuzzy reasoning)是應用最廣的一種。模糊邏輯控制(

7、fuzzy logic 后谷胱甘肽的比產(chǎn)生速率達到6.2 mgg-1h-1。目前，在流加培養(yǎng)中應用模糊邏輯控制技術的提高生產(chǎn)率。有學者采用重復補料分批培養(yǎng)技術培養(yǎng)釀酒酵母，每24h更換50%持續(xù)30d，其產(chǎn)物(hirudin)的產(chǎn)量可比連續(xù)培養(yǎng)系統(tǒng)提高3后谷胱甘肽的比產(chǎn)生速率達到6.2 mgg-1h-1。目前，在流加培養(yǎng)中應用模糊邏輯控制技術的提高生產(chǎn)率。有學者采用重復補料分批培養(yǎng)技術培養(yǎng)釀酒酵母，每24h更換50%持續(xù)30d，其產(chǎn)物(hirudin)的產(chǎn)量可比連續(xù)培養(yǎng)系統(tǒng)提高3物以及IPTG作為誘導物。結果獲得300 mg活性-內(nèi)酰胺酶(相當于總蛋白的25%)，其中生長速率為0.2 h-1時

8、細胞產(chǎn)率最高，而比生長速率為0.178 h-1。存在許多限制，主要包括(1)作用于進入過濾單元的細胞的剪應力太大；(2)。和有機酸(如丁酸)及2,3-丁二醇。Lee和Chang細胞循環(huán)發(fā)酵技術，重組大腸桿菌細胞干重達到145 g/L和有機酸(如丁酸)及2,3-丁二醇。Lee和Chang細胞循環(huán)發(fā)酵技術，重組大腸桿菌細胞干重達到145 g/L 2,3-6 1 NielsenJ,Villadsen1 NielsenJ,VilladsenJ.BioreactionEngineeringPrinciples.PlenumPress,1994,New2 Cole J. Supply and training Newsletter,1992,9:78-t-graduate microbial physiologists in Europe. BaileyJE.Towardascienceofmetabolicengineering.Science,1991,252:1668-Schgerl K. Bioreaction Engineerin