發(fā)酵過程優(yōu)化與控制技術(shù)研究-wenkub.com
2025-01-02 00:50 本頁面
【正文】 發(fā)酵優(yōu)化技術(shù) 19 發(fā)酵過程優(yōu)化與控制技術(shù)研究舉例 20 舉例 1：丙酮酸發(fā)酵 Glucose Pyruvate Alanine Acetaldehyde Ethanol Citrate OAA ?KG AcCoA Pyruvate OAA PDH (B1, NA) PDC (B1) PT (B6) PC (Bio) B1： 硫胺素 NA： 煙酸 Bio：生物素 B6： 吡哆醛 Glucose Pyruvate 光滑球擬酵母中丙酮酸代謝途徑 如何得到丙酮酸高產(chǎn)量發(fā)酵？ 菌株選育和培養(yǎng)條件優(yōu)化 X X X X 選育自身不能合成維生素的酵母 (維生素缺陷型 ) 控制培養(yǎng)基中維生素濃度 21 t 1 2 3 E q s / h 1 t / h 0 0 10 20 30 40 50 60 1 2 3 F q p / h 0 m / h 1 1 2 3 1 D 動(dòng)力學(xué)分析 高 溶氧 下，丙酮酸轉(zhuǎn)化率較高，但生產(chǎn)強(qiáng)度 (葡萄糖消耗速度 )較低 低溶氧下，葡萄糖消耗速度加快，然而丙酮酸產(chǎn)率卻明顯下降 代謝網(wǎng)絡(luò)分析 Pyr Et1 4 . 7PEP7 4 . 65 .5OA AA cC o A7 .9DO=10% PyrEt2 .4PEP9 4 . 66 .1OA AA cC o A8 .7DO=85% PEP到 Pyr的通量增加了 20%，丙酮酸進(jìn)一步代謝的通量下降了% 高溶氧下轉(zhuǎn)化率高的原因 如何提高丙酮酸發(fā)酵的轉(zhuǎn)化率和生產(chǎn)強(qiáng)度？ 分階段溶氧控制 輔因子分析 NADH AT P3 9 . 0 NADH ATP2 0 .7總 ATP下降 %, NADH下降 % 生產(chǎn)強(qiáng)度 (葡萄糖消耗速度 ) 59％ 低溶氧生產(chǎn)強(qiáng)度高的原因 DO=10% DO=85% 22 高產(chǎn)量 ( g/L) 高產(chǎn)率 ( g/g) 高生產(chǎn)強(qiáng)度 ( g/(L?h)) 確定分階段供氧模式 :發(fā)酵016 h控制 kLa為 450 h1，16 h后將 kLa降低至 200 h1 碳平衡分析 前 16 h較高溶氧有利于碳流合成細(xì)胞； 采用單一高或低供氧模式，不能同時(shí)達(dá)到高轉(zhuǎn)化率和高生產(chǎn)強(qiáng)度！ 16 h后耗氧速率恒定，碳流轉(zhuǎn)向合成丙酮酸 結(jié)果 0 ～ 16h 16 ～ 32h 32 ～ 48h af te r 48h k L a / h 1 450 300 200 450 300 200 450 300 200 450 300 200 G l ucos e1 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 C el l grow th2 47 30 27 17 13 16 13 13 11 3 10 11 P yruvate 44 41 32 80 60 5 5 83 70 57 82 78 41 E thanol 2 2 2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 R es i dual carbon 7 27 39 3 27 29 5 17 32 14 12 48 如何提高丙酮酸發(fā)酵的轉(zhuǎn)化率和生產(chǎn)強(qiáng)度 ?分階段溶氧控制 分階段溶氧控制！如何分階段？ 23 舉例 2： 維生素 C發(fā)酵微生物的功能優(yōu)化與調(diào)控 我國是世界最大的維生素 C生產(chǎn)國和出口國， 2022年生產(chǎn) 10萬噸左右，產(chǎn)值 45億，占世界市場(chǎng) 90％ 小菌 (氧化葡萄糖桿菌 G. oxydans ) 大菌 (巨大芽孢桿菌 B. megaterium ) 關(guān)鍵科學(xué)問題：維生素 C發(fā)酵微生物的功能關(guān)系 L山梨糖 2酮基 L古龍酸 現(xiàn)況：維生素 C兩步發(fā)酵工藝 小菌單獨(dú)培養(yǎng)生長、產(chǎn)酸困難 大菌本身不產(chǎn)酸，促進(jìn)小菌生長和產(chǎn)酸 團(tuán)隊(duì)承擔(dān)的國家 863重點(diǎn)項(xiàng)目和國家支撐項(xiàng)目 與南開大學(xué)功能基因組學(xué)中心、國內(nèi)最大 Vc生產(chǎn)企業(yè)合作 實(shí)現(xiàn)組學(xué)技術(shù)解決發(fā)酵工業(yè)長期問題的典型 + 24 基因組測(cè)序步驟 鳥槍法測(cè)序 提取基因組 DNA 打斷基因組 DNA 基因文
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