发酵监控系统上位计算机软件编程研究

提出了利用上位机参与实时控制,综合分析在线参数、离线参数和间接参数,辅助发酵过程工艺研究和优化控制,并给出了上位机软件包的部分源程序及框图。该软件包对发酵工艺人员进一步了解菌种的遗传特性、细胞代谢调节和反应器工程特性方面有较大帮助。     

γ干扰素免疫电极及其响应机理的研究

在醋纤维孔膜上利用溴化氰固定了马抗人γ干扰素抗体。抗体膜经竞争性温育反应后置于碘离子选择电极上而构成免疫电极; 另一碘电极与参比膜作为参比电极。测定了电极在0.1mmol.dm^-3KI+4.4mmol.dm^-3H2O2+0.1mol.dm^-3柠檬酸盐,PH5.0缓冲液中响应电位, 研究了温度反应时间、电解液组成等因对电极响应影响,提出了电极向应线性化方法, 并得到了实验验证。     

杂交瘤细胞的无血清低蛋白培养

实现了杂交瘤细胞的体外无血清低蛋白培养。考察了血清浓度、基础培养基和接种密度对细胞生长的影响。在含5%血清培养基、1%血清培养基和无血清低蛋白培养基中适应生长的细胞,μ分别为0.68、0.45、0.44d-1,qGlc分别为13.4×10-9、13.1×10-9、19.2×10-9mmol/(cell·分别为39.4×10-9、44.1×10-9、37.7×10-9mg/(cell·d),YMAb/Xv分别为52.6×10-9、d),qMAb57.8×10-9、54.4×10-9mg/cell,YLac/Glc分别为2.0、1.95、2.0mmol/mmol。无血清培养中葡萄糖代谢途径不变,参与细胞维持代谢的葡萄糖比例增大。血清浓度降低,延迟期变长,最大活细胞密度下降。基础培养基影响细胞的最大活细胞密度,不影响生长速率。无血清培养基中细胞的接种密度选择在0.2×106～0.3×106cells/mL。     

鸟苷发酵过程中参数相关特性的研究

通过对鸟苷发酵过程参数相关特性的研究，结合菌体形态变化规律和氨基酸的测定结果，发现过程后期发生的代谢流迁移。以此为基础实现了过程的优化，鸟苷水平提高了50％，达到28g／L。     

底物限制对杂交瘤细胞生长、代谢和单抗生成的影响

考察了葡萄糖或谷氨酰胺限制的批培养中杂交瘤细胞的生长、代谢和单抗生成。葡萄糖或谷氨酰胺限制时最大活细胞密度基本相同,为(1.0±0.1)×106cells/mL。葡萄糖限制时,乳酸生成减少,YLac/Glc降低,YCell/Glc增加,提示葡萄糖更多地参与三羧酸循环。谷氨酰胺限制时,氨和丙氨酸生成减少,YAmm/Gln增加,YAla/Gln减小,提示谷氨酰胺的能量利用率提高。谷氨酰胺缺失时异亮氨酸、亮氨酸、胱氨酸、缬氨酸、色氨酸、组氨酸等替代谷氨酰胺,维持细胞生长和单抗合成,产物是甘氨酸和天冬氨酸。单抗生成与细胞生长关联,并且细胞停止生长后单抗仍生成。细胞死亡阶段的qMAb约是生长阶段的一半。葡萄糖和谷氨酰胺共限制下细胞对单抗的生产能力比葡萄糖和谷氨酰胺单独限制时小。     

Pichia pastoris发酵表达重组人复合α干扰素

在Pichia pastoris表达系统中,研究了甘油补料周期、甲醇流加策略和诱导pH对cIFN表达的影响,优化后的发酵条件是:甘油补料周期为4 h,诱导pH为5.0,基于在线甲醇检测维持甲醇浓度不超过5 g/L。培养96 h后,最大细胞干重、cIFN的表达量和生物活性分别达到168 g/L、1.24 g/L和5.4×107U/mL。     

自校正模型算法控制及其在青霉素发酵中的应用

针对发酵过程的特点,将参数估计技术引入模型算法控制(MAC),构成自校正模型算法控制,用于时变和非线性的青霉素发酵过程。以在线估计的排气二氧化碳释放率(CER)的脉冲响应模型为基础,进行预测控制,从中求得最佳加糖控制率,使CER跟踪理想变化轨迹,实现对生产的优化控制。仿真结果证明了上述控制算法的可行性和有效性。     

固定化酶管式热敏传感器的数学模型及其应用——发酵产物浓度的测定

利用微元段内的物料与热量平衡,对固定化酶管式热敏传慈器进行了考察,建立了用联立双曲型偏微分方程组描述的数学模型。该模型用于具体的发酵产物浓度测试,所得出的输入浓度与输出温差之间的关系具有Monod方程的形式,其度化趋势较好地反映了实测结果。     

γ干扰素工程菌发酵工艺研究

在摇瓶培养及恒化培养研究的基础上,对含温度敏感型质粒γ干扰素工程菌高密度、高表达的发酵工艺作了探讨。摇瓶培养结果表明,菌体的良好生长状态对外源基因表达起着重要作用,工程菌于对数后期升温,干扰素滴度最高。以葡萄糖为限制性基质的恒化培养,得出了工程菌细胞生长得率与比生长速率之间的关系,同时表明工程菌升温表达前的比生长速率对表达后干扰素的比活有影响,比生长速率在0.10～0.15h~(-1)时比活最大。通过碳、氮、镁的间歇流加培养与连续流加培养,均使工程菌达到高密度与高表达,但以控制比生长速率为目的的连续流加培养较间歇流加比活提高近4倍,棕1.1×10~(10)IU/L。     

红外光谱法原位监测亚微米树脂吸附反应

亚微米树脂吸附反应是一种快速反应,离线取样分析较困难。本文采用红外光谱技术原位监测亚微米树脂吸附庆大霉素反应,找到并验证了脂上吸附庆大霉素的吸收峰位置,并用偏最小二乘法建立定量模,模型的相关系数为０．９７９。在此基础上对不同初始浓度的吸附反应实现了原位监测。