[工程科技]第三章 发酵培养基1.ppt

葡萄糖效应: 分解代谢产物阻遏某些诱导酶体系编码的基因转录的现象。 如大肠杆菌在含葡萄糖和乳糖的培养基上，葡萄糖未被利用完之前，乳糖操纵子就一直被阻遏，乳糖不能被利用。 原因：葡萄糖的分解物引起细胞内cAMP含量降低，启动子释放cAMP-CAP（catabolic gene activator protein）蛋白，RNA聚合酶不能与乳糖的启动基因结合，导致转录不能进行，直到葡萄糖被利用完后，乳糖操纵子才进行转录，形成利用乳糖的酶。 优化的发酵培养基组成: 葡萄糖 47.14 g/L, 酵母粉 13.25 g/L, NH4Cl 2.71 g/L, MgSO4·7H2O 0.4 g/L, KH2PO4 1 g/L K2HPO4 1 g/L。 一、实验设计 1. 部分因子实验设计 减少了实验次数，有效将有影响因子与无影响因子区分开 。 2 . 最陡爬坡实验设计 找出主因素, 根据拟合的一阶模型的回归系数的符号和大小设计显著因素的最陡上升路径(正效应因素取高值, 负效应的因素取低值)，通过使主要因素同时朝响应值增大的方向变化, 找出峰值, 逼近最大响应区域。 3. 中心组合实验设计 通过对响应面等值线的分析寻求最优工艺参数，采用多元二次回归方程来拟合因素与响应值之间函数关系的一种统计方法。 采用 Box-Behnken 响应面试验设计确定显著因子的最优水平, 二、模型验证 为检验模型预测的准确性, 在优化条件下进行 5组250 mL摇瓶发酵实验, 所得酶活分别为848.65 U/L、854.26 U/L、 850.40 U/L、 852.63 U/L、 849.70U/L, 平均酶活力为 851.13 U/L, 与模型预测值非常接近, 表明该模型能很好地预测实际的发酵情况。 1, 3-丙二醇的浓度5.37%，转化率为40% 进一步优化培养基后过程 1, 3-丙二醇的浓度为6.72%，对甘油转化率为 54. 7%，生产强度为 1. 9g/ L.h。 进一步优化条件后 五、培养基设计时注意的一些相关问题 原料及设备的预处理 原材料的质量 发酵特性的影响 在抗生素发酵生产中往往喜欢所谓的“稀配方”，因为它既降低成本、灭菌容易、且使氧传递容易而有利于目的产物的生物合成。如果营养成分缺乏，则可通过中间补料方法予以弥补。 灭菌 在大规模发酵中应该尽可能的采取连续灭菌的操作，而且保证灭菌条件的稳定是保证发酵稳定的前提 有时避免营养物质在加热的条件下，相互作用，可以将营养物质分开消毒。 有些物质由于挥发和对热非常敏感，就不能采用湿热的灭菌方法 Na2HPO4+CaCO3→ CaHPO4+Na2CO3 第四节、重组产品培养基的介绍 大肠杆菌高密度度培养： 碳源：葡萄糖、甘油 氮源：胰蛋白胨、酵母粉 无机盐：磷、镁等 蛋白胨、酵母粉(OXOID) 章越，生物工程学报，2004 动物细胞培养基 基础培养基: F12、DMEM等 血清(5-10%)：胎牛(FBS) 、小牛(CS) 、马(HS) 水：超纯水 其它：NaHCO3（CO2）、抗生素 GONG,J. B. B. 2003 本章小节： 培养基—菌体生长所需的营养以及其它必须的条件 了解发酵培养基的组成，发酵培养基常用的原料以及其中的基本概念 发酵培养基的优化与设计是发酵工程的基本问题，掌握发酵培养基优化与设计的思路、了解其中的方法 响应面法优化热带假丝酵母104菌株产羰基还原酶发酵培养基 生物工程学报 2009，25（6）：863-868 羰基还原酶活力达 851.13 U/L, 较优化前提高了 65.2% 用法：前体使用时普遍采用流加的方法 前体一般都有毒性，浓度过大对菌体的生长不利。苯乙酸，一般基础料中仅仅添加0.07% 前体相对价格较高，添加过多，容易引起挥发和氧化，流加也有利于提高前提的转化率 3、产物促进剂 所谓产物促进剂是指那些非细胞生长所必须的营养物，又非前体，但加入后却能提高产量的添加剂。 促进剂提高产量的机制还不完全清楚，其原因是多方面的。 有些促进剂本身是酶的诱导物； 有些促进剂是表面活性剂，可改善细胞的透性，改善 细胞与氧的接触从而促进酶的分泌与生产， 也有人认为表面活性剂对酶的表面失活有保护作用； 有些促进剂的作用是沉淀或螯合有害的重金属离子。 五、水