产黄青霉在沉没培养中菌丝球的形成和破碎与青霉素生产的关系

在沉没生长期间,许多丝状真菌可以以游离菌丝或菌丝球的形式生长,它取决于许多因素,如培养基的pH、输入功率、接种孢子浓度、表面活性剂的存在等.菌丝球形成背后的确切机制还不清楚,可能随菌种的不同而异,甚至可能随菌株的不同而异.然而,成球微生物传统上认为有两种类型:(1)凝聚型和(2)非凝聚型.对于凝聚型来说,培养早期孢子先凝聚,萌发后逐渐发育成菌丝球.而对非凝聚型,由单个孢子就可发育成球,如最近King等对链霉菌菌种所考察的那样,产黄青霉(P.chrysogenum)一般认为是非凝聚型,但也观察到由菌丝单元发育成为菌丝球.最近Thomas和同事指出,在产黄青霉沉没培养期间由菌丝单元结团形成了松散的菌丝团块.因此,产黄青霉的菌丝球很可能是一些菌丝单元结团形成松散团块的结果,由于团块中菌丝生长而逐渐成为有致密核的球.菌丝单元结团取决于菌丝单元的特性,如总菌丝长度、分枝形式和细胞壁表面结构,以及环境条件,如培养基成份和作用在团块上的剪切力.因此,在菌丝球形成的研究中需要包括对孢子发育或游离分散菌丝过程的分析.     

在模型化基础上对青霉素补料分批发酵过程中经济效益的预测

在研究发酵动力学、生物过程反应计量学、代谢流分布和代谢流控制的基础上 ,结合专家知识、实验及生产数据 ,对生产规模的青霉素反复补料分批发酵 (即半连续发酵 )的全过程进行了数学模拟 ,建立了一套包含 2 5个过程变量和一系列经济学变量的改良机理模型 .根据这一模型 ,预测了一些工艺参数和经济学参数的改变对发酵过程经济效益的影响 ,发现在保持最大生物质浓度、稀释速率 ,及其它工艺条件不变的情况下 ,中间放料间隔时间、初始发酵液体积以及葡萄糖和电力的价格对经济效益产生较大的影响 .模拟运算结果表明 ,葡萄糖和电力的价格降低 5 % ,全年利润可分别提高 6 .35 %和 3.75 % ;中间放料间隔时间由 2 4h缩短为 12h和 1h(接近于连续发酵 ) ,全年利润可分别提高 7.2 2 %和 14 .11% ;初始发酵液装罐体积分数由 75 %提高到 85 % ,全年发酵利润可提高 5 .4 8% .     

在结构混合模型基础上的放大新概念

虽然近年来发表了一些放大(scale-up)的研究,但还不知道一般的放大原理,因为不可能使所有放大参数保持全过程相似.Old-shue、Kossen和Oosterhuis报道了一般用于放大原理的综述.关于从实验到大生产规模的生物过程放大的主要目的是产率与产量.两者需要的是“由几个独立,但相互关联的步骤产生的一个网络”.这些步骤大多数与生物反应器中的流体动力学紧密相关.流体动力学与动力学之间最重要的相互作用是传氧、传热、剪切速率、CO_2的释放、形态和pH梯度,当然这取决于特定的发酵.批生物过程的有效放大和优化操作条件的确定仍是主要问题.因为优化的过程变量来自小试规模的发酵罐.假定这些生物反应器是“准相似的”,因为混合与传质过程相应的时间常数和那些微生物过程相比是充分小的.