(简)发酵过程参数相关分析(庄英萍)

开发应用2008,Vol .25N o .7化学与生物工程Chemistry &Bioen gineering54　收稿日期:2008-03-21作者简介:蒋啸靖(1982-),女,上海人,硕士研究生,研究方向:发酵工程;通讯联系人:张嗣良,教授。

E -mail :siliangzh @ecust .edu .cn 。

生物搅拌反应器内混合情况的CFD 模拟及在发酵中的应用蒋啸靖,夏建业,赵　劼,储　炬,王永红,庄英萍,张嗣良(华东理工大学生物反应器国家重点实验室,上海200237) 摘　要:用计算流体力学(CF D )方法模拟了50L 生物反应器中不同的搅拌桨组合对搅拌流场、混合时间的影响,并从流体力学角度对生物反应器搅拌桨组合进行了优化。

将模拟优化结果用于重组大肠杆菌发酵过程,结果表明,优化后的搅拌桨组合可以改善发酵罐内部的流场和气体分布,能够明显降低获得相同溶氧所需的转速和最大通气量,而菌体生物量和产酶水平也略有提高。

关键词:计算流体力学;生物搅拌反应器;多桨叶系统中图分类号:T Q 920.1 文献标识码:A 文章编号:1672-5425(2008)07-0054-04 生物搅拌反应器中流体混合过程对放大培养是一个关键的限制因素,不同的搅拌桨组合对混合过程有很大影响,随着桨叶组合不同,反应器内各处的流体力学性能、溶氧浓度、营养物浓度、湍流能量耗散强度等参数也有很大不同[1～3]。

混合时间是表征搅拌槽反应器内流体混合过程、评定搅拌器效率的一个重要参数。

Kalischew ski 等[4]及Jaramilo 等[5]分别在搅拌反应器和环流反应器中研究了氧传递系数与混合时间的关系,结果表明对混合时间的研究能给出反应器中总体反应速率及传质和传热速率的信息。

然而,实验测定混合时间无法在不透明的罐体中进行,所测数据被限制在罐体中的个别点,所需设备价格昂贵,并且要求满足严格的实验条件。

近年来,计算流体力学(CFD )方法在发酵过程研究中获得长足发展,利用CFD 方法可以方便地获得搅拌槽内的混合信息,节省大量的研究经费,获得实验手段所不能得到的数据。

两次诱导实现重组大肠杆菌高密度、高表达研究3马文峰　庄英萍33　郭美锦　丁满生　储　炬　张嗣良(华东理工大学生物反应器工程国家重点实验室国家生化工程技术研究中心　上海　200237)摘要:通过不同温度诱导模式对大肠杆菌高密度,高表达的研究,确定两次升温诱导模式实现大肠杆菌高密度、高表达重组人载脂蛋白的目的。

实验证实两次诱导成功的避免了乙酸对高密度、高表达的影响,最终发酵的细胞密度OD 600达150,蛋白表达量418g ・L 21,证明两次升温诱导的发酵方法在高密度、高表达外源蛋白上是成功的,从而为基因工程菌规模化生产奠定了基础。

关键词:重组大肠杆菌,ApoA 2I M ilano ,高密度,高表达,两次诱导中图分类号:T Q92016 文献标识码:A 文章编号:025322654(2005)022******* 3国家高技术研究发展计划(“863”计划)(No 12002AA217021)国家重大科技专项资助(No 12002AA2Z3451)33通讯作者　Tel:086221264252234,Fax:086221264253702,E 2mail:YPZ@nc 2bi o 1com收稿日期:2004207205,修回日期:2004209201Study on the Recom b i nan t Human ApoA 2I M il ano H igh D en sity and H ighExpressi on by Two Tem pera ture 2Sh i fted I nducti on i n Escherich ia coli3MA W en 2Feng Z HUANG Ying 2Ping 33　G UO Mei 2J in D I N G Man 2ShengCHU Ju ZHANG Si 2L iang(East China U niversity of Science and Technology,S tate Key Laboratory of B ioreactorEngineering,N ational R eserch Center for B iotechnology,Shanghai 200237)Abstract:The te mperature effect on the reco mbinant pr otein p r oducti on f or mati on was investigated in p resent study 1The culture te mperature of gr owth phase is 30℃,and the culture te mperature of inducti on phase was ar 2ranged according t o three modes 1H ign cell 2density and high ex p ressi on culture of E 1coli t o pr oduct reco mbinant hu 2man apoli popr otein A 2I M ilano by tw o te mperature 2shifted inducti on 1T wo te mperature 2shifted inducti on was carried out high density and high ex pressi on reco mbinant hu man Apo A 21M ilano 1The reco mbinant p r otein Apo A 2I M ilano reached 418g ・L 21with the final cell density of OD 6001501And the t w o te mperature 2shifted inducti on av oided the acetic acid successfully t o the influence of the high density and high ex p ressi on 1T wo te mperature 2shifted inducti on was vi 2able in high density culture and high ex pressi on of heter ogenous pr otein in reco mbinati on E 1coli 1The sduty p r ovides a basic work for p r oducti on of reco mbinant Apo A 2I M ilano in scale 1Key words:Reco mbinant E 1coli ,Apo A 2I M ilano ,H igh density,H igh expressi on,T wo te mperature 2shifted induc 2ti on 大肠杆菌表达异源蛋白的方式依启动子不同,分为组成型和诱导型。

尾气分析在发酵食品行业中的应用董克武;黎路【摘要】发酵尾气在线监测对于发酵食品的品质控制、产量提高具有重要意义.对发酵尾气数据进行分析,不仅可以了解发酵的状态和进程,判断底物消耗,还能帮助判断发酵终点.文章介绍了常用的尾气分析方法以及目前尾气分析在氨基酸、有机酸、酶制剂等发酵食品中的应用情况.过程气体质谱分析仪是一种高精度、实时的在线气体分析仪器,具有可监测通道数多、长期稳定性好等特点,对于食品发酵过程尾气监测具有极大的应用潜力.【期刊名称】《食品与机械》【年(卷),期】2015(031)001【总页数】3页(P235-237)【关键词】尾气分析;发酵食品;过程气体质谱分析仪;在线监测【作者】董克武;黎路【作者单位】上海舜宇恒平科学仪器有限公司,上海200233;上海舜宇恒平科学仪器有限公司,上海200233【正文语种】中文发酵食品是利用有益微生物加工制造的一类食品，具有独特的风味和一些特异性营养因子，有些功能性发酵食品因具有某种生理活性物质还可以起到调节机体生理功能的作用［1］。

常见的发酵食品有氨基酸、有机酸、酶制剂、酵母、淀粉及淀粉糖、多元醇和特种功能的发酵制品等。

发酵食品的生产过程需要利用微生物体的代谢作用，并借助于对代谢过程的控制来获得所需产品，其中包括大量复杂的生化反应和迁移现象，不同种类的微生物利用碳水化合物、蛋白质等原料，采用不同的代谢途径产生各种代谢产物［2］。

生物发酵反应代谢过程中的参数变化，如：温度、酸碱性、氧化还原电位、溶解氧、尾气组分等，是发酵过程状态的实时反映。

在现代化的食品研究和生产中，为了获得更好的产品和更高的产率，提升市场竞争力，就需要通过在线监测实时跟踪这些发酵过程关键参数的变化，实施调控优化发酵过程［3］。

1 尾气分析的意义在温度、pH、溶解氧、尾气组分等参数中，尾气组分浓度的变化反映了整个发酵过程中物质的变化情况，尤其对于耗氧和兼性好氧发酵来说，尾气中CO2和O2的变化，反映了发酵过程中微生物的代谢状态和代谢途径，已经被作为衡量发酵水平的重要指标气体［4，5］。

基于多尺度参数相关分析的细胞培养过程优化与放大庄英萍;田锡炜;张嗣良【摘要】细胞大规模培养过程是活体细胞代谢的过程,因此存在着基因、细胞、反应器多尺度相关关系.通过对生物反应过程中生理代谢特性参数检测,并分析参数的理化相关和生物相关,可以实现多尺度观察与调控.主要介绍了在生物过程优化与放大研究中,整合分析与细胞生理代谢特性相关的参数变化信息以及反应器流场特性参数变化信息,从而实现微观与宏观相结合的过程优化方法以及细胞生理和反应器流场特性相结合的过程放大策略.【期刊名称】《生物产业技术》【年(卷),期】2018(000)001【总页数】7页(P49-55)【关键词】多尺度;参数相关分析;微观与宏观代谢;生理与流场特性;优化与放大【作者】庄英萍;田锡炜;张嗣良【作者单位】华东理工大学生物反应器工程国家重点实验室,上海 200237;华东理工大学生物反应器工程国家重点实验室,上海 200237;华东理工大学生物反应器工程国家重点实验室,上海 200237【正文语种】中文大规模细胞培养过程的对象，可以是微生物、动物、植物等各种细胞的培养过程，而通过细胞大规模培养过程可以得到细胞菌体、酶、初级或次级代谢产物、蛋白表达产物等产品，可以生产出人们所需要的医药、食品、化工、农业、能源等领域的各类用品，满足国民经济的发展需求。

尤其是在石油和煤炭资源即将耗竭之际，社会经济的主体将会从碳氢化合物（石油和煤炭）经济转变为碳水化合物（各类糖作为基础原料）经济，因此高效利用可再生资源，并解析细胞大规模培养过程中复杂生命代谢的主体——细胞生理代谢机理，最终实现细胞大规模培养过程的优化与放大、生产出低成本的各类产品已成为生物制造领域的主要研究内涵之一。

1 生物过程多尺度理论与装备细胞大规模培养的生物反应过程中，细胞生命代谢过程是一个复杂的系统过程：首先微生物菌种的基因决定了该代谢过程的基本特性，如顶头孢霉菌（Cephalosporium Acremonium）主要代谢产物是头孢菌素C，这就是基因尺度决定细胞代谢的基本特性；然而反应器的设计与操作条件差异又有可能改变细胞代谢的特性，同样是上述菌种的代谢过程，代谢调控策略（培养基配方、补料策略等）的变化，会引起最终目标产物产量的差异，这表明，细胞代谢特性除了受基因信息影响外，还会受到操作条件的影响；而反应器的不同结构会对物质传递造成很大的差异，最终也会导致代谢产物产量的差异。

华　东　理　工　大　学　学　报 Journal of East Ch ina U niversity of Science and T echno logyV o l .30N o.62004212基金项目:上海市科委重点科技攻关项目(034319220)E -ma il :ypz @nc 2bi o .com 收稿日期:2003212221作者简介:庄英萍(19622),女,副研究员,硕士,研究方向为发酵过程优化和放大。

文章编号:100623080(2004)0620636204红霉素发酵过程前期参数相关分析及调控庄英萍13,　储　炬1,　张嗣良1,　赵见喜2,　杨生武2(1.华东理工大学生物反应器工程国家重点实验室,国家生化工程技术研究中心(上海),上海200237;2.湖南岳阳中湘康神药业有限公司,岳阳414000) 摘要:对红霉素发酵过程前期调控策略进行了研究,从宏观代谢流的变化着手,对表征细胞代谢特征的参数进行了相关分析,对发酵前期的摄氧率(OU R )、二氧化碳释放率(CER )及呼吸商(RQ )相关变化及红霉素发酵前期CER 与pH 的变化进行了分析,,在工业规模发酵罐上通过控制发酵过程前期补糖速率等措施,使发酵平均水平从原来的4500u mL 提高到了6000u mL 。

关键词:红霉素;发酵;摄氧率;呼吸商;参数相关中图分类号:TQ 920.6文献标识码:AParam eter Correlation Analysis and Opti m ization of Process i n theEarly Per iod of Erythrom yc i n Ferm en tationZH UA N G Y ing 2p ing13,　CH U J u 1,　ZH A N G S i 2liang 1,　ZH A O J ian 2x i 2,　YA N G S heng 2w u2(1.S ta te K ey L abora tory of B ioreactor E ng ineering ,N a tiona l E ng ineering R esea rch Cen ter f orB iotechnology in S hang ha i ECU S T ,S hang ha i 200237,Ch ina ;2.H unan Y uey ang Z hong x iang K ang shen P ha r m aceu tica l Co .L td .,Y uey ang 414000,Ch ina )Abstract :T he m etabo lic featu re of the early p eri od ferm en tati on p rocess of eryth rom ycin w ere studied .M on ito ring of som e on line p aram eters ,such as oxygew up take rate (OU R ),carbon di ox ide ex it rate (CER ),resp irato ry quo tien t (RQ ),w h ich are characteristics of m acro 2m etabo lic flux ,is the basis of the op ti m izati on of b i op rocess .T he stringen t gluco se feeding strategies in the early p hase w as adop ted and the p roductivity of eryth rom ycin w as raised to 6000u mL from 4500u mL .Key words :eryth rom ycin ;ferm en tati on ;oxygen up take rate ;resp irato ry quo tien t ;p aram eter co rrela 2ti on analysis 近年来,由于红霉素的衍生物如克拉霉素、阿齐霉素等半合成药物在疗效和作用上的不断发现,市场上对红霉素原料的需求大大增加,所以国内外有关红霉素生物合成研究的文献较多[1～3],它们对红霉素的代谢调控进行了研究,有的研究已涉及生物合成基因簇水平[4～5]。

阿维菌素发酵过程参数相关特性研究及过程优化
巫延斌;储消和;王永红;储炬;庄英萍;张嗣良
【期刊名称】《华东理工大学学报：社会科学版》
【年(卷),期】2007(000)005
【摘要】微生物发酵是一个复杂的生物过程,通过对阿维菌素发酵过程中反映菌体代谢的在线参数,如OUR、CER、RQ、DO、pH以及离线参数的相关性分析,根据分析结果对发酵过程工艺进行优化,提出在发酵后期根据RQ确定碳源补加时机、根据过程pH确定碳源补加速率,使阿维菌素的发酵单位从国内平均水平3.8 g/L提高到了5.05 g/L。

【总页数】4页(P)
【作者】巫延斌;储消和;王永红;储炬;庄英萍;张嗣良
【作者单位】华东理工大学生物反应器工程国家重点实验室;浙江升华拜克生物股份有限公司;华东理工大学生物反应器工程国家重点实验室;上海;浙江湖州
【正文语种】中文
【中图分类】TQ453
【相关文献】
1.具多个质量特性的印染生产过程参数优化研究 [J], 吴政治;李劲;李洪
2.发酵过程多水平问题及其生物反应器装置技术研究--基于过程参数相关的发酵过程优化与放大技术 [J], 张嗣良
3.梅岭霉素发酵过程参数相关分析和优化 [J], 庄英萍;陈斌;晏秋鸿;储炬;郭美锦;张嗣良
4.基于过程参数相关分析的鸟苷发酵过程优化 [J], 蔡显鹏;陈双喜;储炬;庄英萍;张嗣良;王焕章;刘咏梅
5.阿维菌素发酵过程参数相关特性研究及过程优化 [J], 巫延斌; 储消和; 王永红; 储炬; 庄英萍; 张嗣良
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