青霉素发酵过程优化控制问题及方法研究

对各种过程优化控制方法的特点及其在青霉素发酵过程优化控制中的应用情况进行了总结,指出了目前青霉素发酵过程建模和优化控制中存在的主要问题,并在对青霉素发酵过程复杂性进行分析的基础上提出了解决方法。     

青霉素生产工艺优化及代谢分析提高产量

青霉素作为第一个被应用的β-内酰胺类抗生素，至今仍在医疗健康领域发挥着重要作用。在产黄青霉补料分批发酵的传统工艺中，青霉素合成速率在100h左右开始快速下降。针对这一问题，本文设计了后期倒种和后期补盐两种工艺优化策略，对传统工艺加以改进。结果表明，后期倒种工艺中，发酵250h后仍具有较高的青霉素合成速率，但后期倒种使大量仍具有较强青霉素合成能力的菌体流失，造成严重浪费。后期补盐工艺中，发酵终末青霉素总产量以及产物对糖得率分别较原始工艺提高了28.46%和34.55%。对细胞代谢途径及菌体形态等的进一步探讨表明，传统工艺发酵后期包括磷源及金属离子在内的痕量营养物质的不足会影响菌体的生长，并且抑制前体氨基酸及NADPH的合成，从而造成了青霉素产率的下降，菌株自身的发酵效率潜力依旧可以挖掘。     

青霉素生物合成与代谢流量控制

在δ－（Ｌ－α氨基己二酰）－Ｌ－半胱氨酰－Ｄ－缬氨酸合成酶,异青霉素Ｎ合成酶、酰基辅酶Ａ异青霉素Ｎ酰基转移酶等酶的作用下,产黄青霉将３个前体氨基酸经中间产物－（Ｌ－α氨基己二酰）－Ｌ－半胱氨酰－Ｄ－缬氨酸（ＡＣＶ）和异青霉素（ＩＰＮ）生物合成为青霉素。这一过程在产生青霉素Ｇ或Ｖ的同时,伴 着６－氨基青霉酸（６－ＡＰＡ）、８－羟基青霉咪唑酸（８－ＨＰＡ）、６－氧哌啶２－羟酸（ＯＰＣ）和青霉噻唑酸等     

青霉素分批-补料发酵过程中初始态及基质加料的优化

青霉素发酵过程的模型化和优化一直是国内外学者研究的焦点。补料一批式发酵是目前青霉素发酵主要的生产方式，其最优控制策略通常是以底物的流加速率、流加底物浓度为控制和调节变量。     

高产产黄青霉补料分批培养生物合成青霉素V的分析

1 引言 当今,青霉素生物合成途径差不多已完全阐明。如图1所示,它由三步酶促反应组成,第一步是3个氨基酸——L-α-氨基己二酸、L-半胱氨酸和L-缬氨酸缩合形成三肽——L-α-氨基己二酰-L-半胱氨酰-D-缬氨酸(ACV)。半胱氨酸和缬氨酸已知是生物细胞的中间代谢物,而α-氨基已二酸是真菌生物合成赖氨酸的中间产物。三肽的形成由单一的多功能酶——ACV合成酶(ACVS)催化完成。这一ACVS还没有从产黄青霉中获得纯品,但其他β-内酰胺产生菌的和ACV具有高度同源性的一种基因已发现与生物合成途径中另外两个酶的基因一起形成基因簇。顶头孢酶的ACVS是一个430kD的特大酶,它能完成ACV合成涉及的所有反应:两个肽键的形成和缬氨酸的叉向异构化。 生物合成的第二步是ACV氧化闭环生成异青霉素N,它由异青霉素N合成酶     

生物代谢基因调控在抗生素生物合成中的应用

抗生素的生物合成是以原核或低级真核生物复杂的次级代谢过程为基础的 ,次级代谢过程能产生数量丰富、结构复杂的各类代谢物作为具有应用价值的抗菌药物。次级代谢产物的合成与某种遗传物质或基因及其决定的酶密切相关。所以 ,深入阐明代谢过程及调控基因 (靶基因 )并对相关基因进行体外重组并高效表达 ,必将提高药物生物合成的效率。近年来 ,国外开展了用带关键酶基因的质粒转化菌种 ,增加菌种中关键酶基因浓度和转录水平以及抑制菌种非必要基因的表达 ,简化后处理工序 ,提高产量等代谢基因调控的研究和实践 ,并取得了一定成果。β 内酰胺…     

金霉素发酵过程的代谢特性及调控策略

利用金霉素链霉菌在50L自控发酵罐中发酵生产金霉素。分析了发酵过程的糖、氧、氮和磷的代谢特性以及菌体生长和金霉素生物合成的规律。结果表明，菌体前期的代谢控制显得非常重要，并对金霉素合成的整个过程起决定性作用。在参数相关理论的基础上，通过对发酵过程的实时优化，适宜增强前期的菌体生长，使物质代谢流有利于流向金霉素形成的途径，从而使金霉素的产率）效价）提高了10．3％。     

青霉素发酵过程中搅拌和氧的吸取

本文分析和总结了在不同的发酵情况下，如何控制溶氧和搅拌。     

青霉素菌株（ZPC—1）种子罐发酵工艺的优化

在采用种子罐和发酵罐二级发酵工艺生产过程中 ,由于种子罐装量系数较高 ,故移种时种子液无法被培养基有效地稀释 ,导致粘度高、移种时间长、菌丝长时间缺氧 ,极大地影响了菌丝的生长繁殖以及青霉素发酵生产。为有效地降低种子液的粘度 ,缩短移种时间 ,我们对种子罐发酵工艺进行了优化。种子液为非牛顿液体 ,粘度主要取决于种子液的物质组成和菌丝形态 [1] 。而种子液的物质组成取决于工艺 ,难以进一步优化。故只有通过有效地控制菌丝形态来降低种子液的粘度。我们通过优化搅拌工艺和通气工艺 ,控制了菌丝团直径 ,达到了降低种子液粘度和缩…     

抗生素发酵过程优化技术研究

本文以抗生素发酵的工业生产为目标 ,讨论发酵过程优化技术进展。认为当前存在的主要问题是缺乏以细胞代谢流为核心的过程分析 ,采用动力学为基础的最佳工艺控制点为依据的静态操作方法实质上只是化学工程动力学概念在发酵工程上的简单延伸。文章在研究反应器物料流与微生物细胞代谢流的相关特性后 ,提出了基于参数相关的发酵过程多水平问题研究的优化技术 ,先后成功地应用在青霉素、红霉素、金霉素、链霉素等发酵产品中。又进一步对抗生素作为次级代谢产物的参数相关特性进行研究 ,认为由遗传因素决定的生物大分子合成体系的代谢特性与参数变化的松散相关或基因水平的启动相关 ,造成以抗生素生产为目标的趋势曲线相关分析的困难。文章讨论了优化控制理论在抗生素发酵过程优化中的应用 ,认为发酵过程初期出现的混沌现象 ,应从细胞生物学角度找原因 ,从宏观到微观 ,由细胞生长代谢到基因表型特性 ,有可能对提高抗生素发酵生产具有重要意义     

青霉素V钾片与青霉素G注射剂联合治疗小儿呼吸道感染

目的 为了减轻每天数次静脉注射青霉素给患儿带来的痛苦与不便,本研究比较了青霉素G静脉注射与青霉素V钾片联合治疗小儿急性肺炎、急性扁桃体炎的疗效。方法 完全随机将200例患儿分为青霉素V钾片治疗组(治疗组,n=97)和青霉素G注射剂常规治疗组(对照组,n=112)。治疗组青霉素1次静脉滴注(简称静滴)后加青霉素V钾片进行治疗;对照组青霉素每天2次静滴治疗。治疗组急性扁桃体炎患儿64例,肺炎患儿33例,用青霉素G每次10万～20万U·kg-1加入50～100mL生理盐水中静脉滴注,每天上午1次,然后口服青霉素V钾片每次15 mg·kg-1,每天3次;对照组急性扁桃体炎患儿68例,肺炎患儿44例,用青霉素G静脉滴注,每天2次(每次10万～20万U·kg-1),观察临床疗效。结果 治疗组与对照组对于小儿肺炎、急性扁桃体炎在退热和缓解症状、体征及炎性细胞恢复等方面的临床疗效相似。结论 青霉素G静脉滴注1次加青霉素V钾片治疗可以替代单用青霉素多次静注治疗小儿肺炎和扁桃体炎。且具有应用方便、减轻患儿疼痛等优点。     

青霉素杂质谱分析方法的优化与转换

目的建立青霉素杂质谱HPLC分析方法,并将其转换成UPLC/UHPLC方法。方法以青霉素混合降解溶液为样品;首先分析《中国药典》(2010年版,ChP2010)方法甲醇-缓冲盐二元流动相色谱系统的缺陷;再利用实验设计理念,以响应曲面法(response surface methodology,RSM)的中心组合设计(central composition design,CCD)对色谱系统进行优化,满意度函数法确定最优色谱条件,并优化梯度洗脱条件;最后,利用软件对HPLC方法的流速、进样体积和梯度时间进行几何缩放,并通过色谱柱的选择,将其分别转换为UPLC方法和UHPLC方法。结果新HPLC方法:色谱柱为Capcell Pak C18 MGII(4.6mm×250mm,5μm),流速:1.0m L/min,进样体积:20μL;UPLC方法:色谱柱为Cortecs C18(2.1mm×100mm,1.6μm),流速:0.35m L/min,进样体积:2.0μL;UHPLC方法:Cortecs C18(4.6mm×150mm,2.76μm),流速:0.8mL/min,进样体积:10μL。3种方法的检测波长均为225nm,柱温均为34℃;流动相A均为磷酸盐缓冲液(取磷酸二氢钾10.6g,加水至1000mL,用磷酸调pH至3.4)-甲醇(72:14,V/V),流动相B均为乙腈;均为梯度洗脱,但梯度洗脱表不同。结论 3个色谱系统的分离效果(出峰顺序和个数)相似。新HPLC方法可以分离出更多的降解杂质,并明显改善了青霉素峰的拖尾,缩短了分析时间。     

青霉素联合氯霉素治疗小儿化脓性脑膜炎的疗效观察

目的探讨在西部欠发达地区应用青霉素联合氯霉素治疗小儿化脓性脑膜炎的疗效及可行性。方法将确诊为小儿化脓性脑膜炎的132例患儿随机分为对照组和治疗组各66例,对照组使用常规青霉素治疗,治疗组在对照组的基础上联合应用氯霉素,观察2组患儿治疗后的效果。结果治疗组与对照组相比,治疗组体温恢复正常时间、外周白细胞计数恢复正常时间及脑脊液白细胞计数恢复正常时间较对照组明显缩短,差异均有统计学意义(P<0.05)。结论青霉素联合氯霉素治疗儿童化脓性脑膜炎疗效显著、经济安全。     

褐藻酸降解菌的筛选及产酶条件优化

目的 通过对褐藻酸钠的降解实验，从病烂海带上筛选出降解能力较高的菌株，从而制取褐藻酸酶。方法 经过筛选，选出产酶活力高的s4菌株，优化产酶条件，制取粗酶，并对酶的性质进行初步研究。结果 s4菌株最佳产酶条件是AlgNa 1．2％，NH4Cl 0．9％，NaCl 1．5％，pH-7．5，温度在25℃最佳。结论 s4菌株所产褐藻酸酶具有较高的酶活力和稳定性     

纳塔尔链霉菌产纳他霉素发酵条件的优化

采用Plackett-Burman设计、最陡爬坡试验与响应面设计相结合的方法对纳塔尔链霉菌(Streptomyces natalensis)SIPI-120620产纳他霉素的发酵条件进行了优化.结果表明,培养基中的玉米淀粉、葡萄糖和NaC1是影响纳他霉素产量的关键因子.优化后的培养条件为:玉米淀粉70g/L、葡萄糖10.7g/L、黄豆饼粉15g/L、酵母粉20g/L、NaCll.3g/L、碳酸钙2g/L及初始pH6.5.此试验条件下,纳他霉素产量达到4.09g/L,比原培养条件提高了1.86g/L倍.     

替考拉宁高产菌选育及发酵条件优化

摘要：目的 获得一株稳定遗传的高产新菌株,并提高替考拉宁产量。方法 以替考拉宁产生菌游动放线菌T19为出发 菌株,通过常压室温等离子(ARTP)诱变技术,获得一株具有稳定遗传性的高产新菌株,并对转速、接种量、温度和pH等发酵 条件进行了优化,确定了最佳的发酵工艺条件,从而提高了替考拉宁的产量。结果 诱变后菌株的发酵效价水平较出发菌株提 高了42%;在转速为220 r/min,接种量为7.5%,温度为28℃,pH为6.5时,该菌株发酵效价水平比出发菌株提高了80%。结论 ARTP诱变技术可有效用于游动放线菌的诱变选育,可大幅度提高替考拉宁的产量,为其工业化生产奠定了基础。     

Discovery,gene modification,and optimization of fermentation of an enduracidin-producing strain

Abstract

Enduracidin significantly inhibits Gram-positive bacteria and had been widely used in many fields. However, as the poor technology for production of enduracidin and its scarcity, identification of novel strategies for production of enduracidin is important. Our group developed two methods to improve the yield of the production of enduracidin. The yield of enduracidin was increased by three- to fivefold. The highest yields of enduracidin A and enduracidin B achieved were 63.7 and 82.13 mg/ml. Thus, our results might provide a new reference method for the industrial production of enduracidin.     

硫酸软骨素裂解酶发酵培养基的获得及发酵条件的优化

目的考察发酵培养基中碳源、氮源及无机盐等因素及各种发酵条件对温和气单孢菌YH311产硫酸软骨素裂解酶的影响,获得硫酸软骨素裂解酶最佳发酵培养基和发酵条件。方法采用单因素实验法、均匀设计法及正交设计法。结果获得的最优培养基配方(g·L-1)为:葡萄糖2 5 ,牛肉膏5 0 0 ,硫酸软骨素10 0 ,尿素0 5 ,MgSO4·7H2 O 9 0 ( pH 7 0 ) ;最适产酶条件为:2 % ( φ)种子液,2 8℃,2 0 0r·min-1,振荡通气培养2 4h。在优化条件下,硫酸软骨素裂解酶的产率可达110 0 0U·L-1。结论通过对发酵培养基及发酵条件的优化可将硫酸软骨素裂解酶的产量提高5倍。     

海绵体上抗肿瘤放线菌的分离筛选及菌株Streptomyces sp.A01059的发酵条件优化

目的分离筛选抗肿瘤活性放线菌,并提高菌株Streptomycessp.A01059抗肿瘤活性物质的产量。方法以抗稻瘟霉,MTT法为筛选模型,对分离自海南岛周边海域海绵样品的放线菌进行筛选,并对菌株Streptomycessp.A01059的发酵培养基组成及培养条件进行优化。结果筛选获得8株抗肿瘤活性较好的菌株,优化出菌株A01059发酵的最佳碳源,氮源,盐度,pH值及接种量等。结论优化条件下,菌株A01059发酵液稀释100倍时,对人肝癌细胞SMMC-7721,小鼠肉瘤细胞S180,人正常肝细胞L-20的抑制率分别为80%,81%,12%。