發(fā)酵過程優(yōu)化與控制技術(shù)研究-展示頁
2025-01-14 00:50本頁面
【正文】 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胞； 采用單一高或低供氧模式，不能同時達到高轉(zhuǎn)化率和高生產(chǎn)強度！ 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 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 小菌單獨培養(yǎng)生長、產(chǎn)酸困難 大菌本身不產(chǎn)酸，促進小菌生長和產(chǎn)酸 團隊承擔的國家 863重點項目和國家支撐項目 與南開大學功能基因組學中心、國內(nèi)最大 Vc生產(chǎn)企業(yè)合作 實現(xiàn)組學技術(shù)解決發(fā)酵工業(yè)長期問題的典型 + 24 基因組測序步驟 鳥槍法測序 提取基因組 DNA 打斷基因組 DNA 基因文庫構(gòu)建 大規(guī)模測序 羅氏 GSFLX高通量基因組測序 銜接子連接 單鏈 DNA與磁珠結(jié)合 油滴中PCR反應 序列拼接 測序反應 填補缺口 基因組注釋 代謝途徑分析 小菌測序 大菌測序 代謝途徑分析 代謝途徑分析 從代謝途徑角度解析兩菌關(guān)系 25 氧化葡萄糖酸桿菌中心代謝途徑分析 缺失編碼琥珀酸鹽脫氫酶的基因，檸檬酸循環(huán)不完全 無編碼磷酸烯醇式丙酮酸合成酶，不能通過糖異生生產(chǎn) C6 途徑和 D途徑的全部酶基因 缺失編碼磷酸果糖激酶的基因，糖酵解途徑不完全 26 蛋白質(zhì)組學 小菌單獨發(fā)酵時胞內(nèi)蛋白表達 大菌存在時小菌胞內(nèi)蛋白表達 功能蛋白確定，研究大菌影響小菌產(chǎn)酸的機制 K. Vulgar B. megaterium 27 發(fā)酵優(yōu)化 明確大菌調(diào)控小菌的作用方式 闡釋大小菌之間的功能關(guān)系 發(fā)展調(diào)控小菌生理功能的策略 提高糖酸轉(zhuǎn)化率 提高 VC產(chǎn)量 提高生產(chǎn)強度 基因測序 功能蛋白 產(chǎn)物解析 3磷酸甘油醛 丙酮酸 葡萄糖 TCA循環(huán) 大菌特定的代謝途徑 L山梨酮 2酮基 L古龍酸 L山梨糖 2酮基 L古龍酸生產(chǎn)途徑 Vc 目標 1：確定微生物之間的功能關(guān)系，提高效能 目標 2：構(gòu)建 Vc一步發(fā)酵菌株，實現(xiàn)重大創(chuàng)新 舉例 2： 維生素 C發(fā)酵微生物的功能優(yōu)化與調(diào)控 28 舉例 3：透明質(zhì)酸 (HA)發(fā)酵過程優(yōu)化與控制 透明質(zhì)酸三級結(jié)構(gòu) 優(yōu)良理化性質(zhì)：粘彈性 高保濕性 生物相容性 食品添加劑 關(guān)節(jié)炎治療 化妝美容 高粘度和低溶氧傳遞速率是 HA發(fā)酵過程的重要瓶頸 乳酸對細胞生長和 HA合成有著較強的抑制作用 細胞生長和 HA合成之間存在對碳源和關(guān)鍵輔因子的競爭 HA發(fā)酵存在問題 29 透明質(zhì)酸發(fā)酵過程的混合與傳質(zhì)特性優(yōu)化研究 問題 高粘度和低溶氧傳遞速率是 HA發(fā)酵過程的重要瓶頸 溶氧水平 表觀黏度 0 nK? ? ???3 222fD P N DD r???? ???????? ?????? ???? N N D r? ? ? ?(% ) 100 cafTV T????????有效攪拌區(qū)域模型 0 5 10 15
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