重組e.coli生產(chǎn)類人膠原蛋白發(fā)酵調(diào)控策略與500l中試規(guī)模放大方法優(yōu)化

1、西北大學(xué)博士學(xué)位論文重組E.coli生產(chǎn)類人膠原蛋白發(fā)酵調(diào)控策略與500L中試規(guī)模放大方法優(yōu)化姓名：薛文嬌申請學(xué)位級別：博士專業(yè)：生物化工指導(dǎo)教師：范代娣20090610中文摘要同的環(huán)境中迅速得到發(fā)酵過程的最佳補(bǔ)料方案。采用溶氧探測補(bǔ)料技術(shù)，在實驗室規(guī)模獲得的最終細(xì)胞干重和H L C 濃度分別為6 9 ．1 9 ／L 和1 3 ．] g , ／L ，該值與以前根據(jù)比生長速率優(yōu)化的結(jié)果基本一致。而放大到中試規(guī)模時，盡管乙酸濃度和實驗室規(guī)模

2、基本相同，優(yōu)化誘導(dǎo)時機(jī)后獲得的H L C 表達(dá)水平也基本相同，但最終細(xì)胞干重和H L C 濃度有一定程度下降，分別為5 1 ．7 9 ／L 和9 ．6 9 ／L 。直接放大后H L C 產(chǎn)量下降的原因之一可能是不同規(guī)模發(fā)酵罐氧傳遞能力不同所致。針對該問題，通過測定不同規(guī)模發(fā)酵罐的體積氧傳遞系數(shù)，并建立了體積氧傳遞系數(shù)對操作參數(shù)( 通氣量、攪拌速度和裝液量) 的關(guān)聯(lián)方程，使得不同規(guī)模的發(fā)酵罐在氧的傳遞方面具有可比性。實驗室小規(guī)模發(fā)酵罐k

3、L a 值對操作參數(shù)的經(jīng)驗關(guān)聯(lián)式為：( k L a ) L = 0 ．0 1 11 Q n 3 1 8 5 N L 5 1 3 1 V L 以4 8 0 3中試規(guī)模發(fā)酵罐k L a 值對操作參數(shù)的經(jīng)驗關(guān)聯(lián)式為：( k L a ) P = 0 ．2 6 9 0 Q 0 ．2 9 8 3 N 1 ．2 7 2 7 V L n 枷最后，根據(jù)體積氧傳遞系數(shù)的關(guān)聯(lián)方程，分別以k L a 和p * k L a 為放大基準(zhǔn)進(jìn)行放大。由于本發(fā)酵體系對二

4、氧化碳較不敏感，中試規(guī)模( 5 0 0 L ) 中加壓操作得到了成功應(yīng)用。即以p * k L a 為放大基準(zhǔn)進(jìn)行放大規(guī)模的不誘導(dǎo)的分批．補(bǔ)料培養(yǎng)，最終獲得的細(xì)胞干重為7 7 ．9 9 ／L ，略低于實驗室規(guī)模培養(yǎng)獲得的細(xì)胞干重( 8 0 ．3 9 ／L ) ，也低于以k L a 為放大基準(zhǔn)獲得的中試規(guī)模培養(yǎng)的最終細(xì)胞干重( 9 0 ．o e c t , ) 。但以p * k L a 為基準(zhǔn)放大，初始裝液量( 2 8 5 L ) 遠(yuǎn)高于以

5、k L a 為基準(zhǔn)放大時的初始裝液量( 1 0 5 L ) ；誘導(dǎo)培養(yǎng)后，最終細(xì)胞干重達(dá)到6 8 ．4 9 ／L ，最終H L C 濃度為1 3 ．0 9 ／L ，基本同實驗室規(guī)模。此外，本文還建立了H L C 中試純化工藝，并對其中影響蛋白收率和蛋白純度的主要工藝單元：高壓勻漿、沉淀、超濾及離子交換層析進(jìn)行了放大研究。結(jié)果表明，高壓勻漿不用改變?nèi)魏尾僮鲄?shù)可直接放大；超濾過程僅改變和膜面積相關(guān)參數(shù)也可得到滿意的放大結(jié)果；對于沉淀單元，