重組類人膠原蛋白表達體系過程優(yōu)化.pdf

1、本文對重組大腸桿菌分批-補料培養(yǎng)生產(chǎn)類人膠原蛋白的發(fā)酵條件即誘導(dǎo)時機和誘導(dǎo)強度、富氧方式(葡萄糖反饋調(diào)控、適當提高罐壓、通入富氧空氣)、誘導(dǎo)前后比生長速率、補氮方式(連續(xù)補氮、階段式補氮)、動力學模型進行了系統(tǒng)的研究，結(jié)果表明： 1.最佳誘導(dǎo)條件為對數(shù)生長中后期進行誘導(dǎo)，42℃保溫2～3h，然后降溫至39℃繼續(xù)培養(yǎng)5～6h，發(fā)酵結(jié)束時細胞濃度和類人膠原蛋白的濃度可分別達68.94g/L(DCW)和13.16g/L。 2.

2、誘導(dǎo)前的比生長速率影響細胞生長和類人膠原蛋白的表達，為獲得盡可能多的細胞和目標蛋白，誘導(dǎo)前的最適比生長速率為0.15～0.20h-1；誘導(dǎo)后的比生長速率對表達期的細胞生長和類人膠原蛋白的表達產(chǎn)生顯著影響，在此期間比生長速率過高或過低均不利于目標蛋白的合成，且最適比生長速率為0.04～0.05h-1，發(fā)酵結(jié)束時細胞和類人膠原蛋白的濃度可分別達69.5g/L(DCW)和13.8g/L。 3.最佳的發(fā)酵條件為：采用階段式補氮方式；當溶

3、氧低于20％(空氣飽和度)，適當提高罐壓(0.3～0.8*105Pa)維持溶氧在20％；最終細胞濃度為76.01g/L(DCW)，類人膠原蛋白濃度為16.75g/L。 4.利用MATLAB最小二乘法(lsqnonlin)和四五階Runge-kutta(ode45)對動力學模型的參數(shù)進行優(yōu)化求解，結(jié)果表明動力學模型與實驗值吻合良好。 在分批發(fā)酵階段，動力學模型為μ=0.727s/0.674+s,ds/dt=-0.727sx

4、/0.352(0.674+s)-0.054x;在補料階段(誘導(dǎo)前)的動力學模型為μ=0.727s/0.674+s,dx=0.727sx/0.674s-1/sf-s[0.727sx/0.179(0.674+s)+0.054x],dv/dt=v/sf-s[0.727sx/0.179(0.674+s)+0.054x];在誘導(dǎo)階段動力學模型為μ=0.727x/0.674+s,π=-1.238μ+0.511-.0.002/μ，dx/dt=0.72

5、7sx/0.674+s-x/sf-s[0.727sx/0.097(0.674+s)+0.054x+1/0.064(-1.238μ+0.511-.0.002/μ)x]dp/dt=-1.238×0.727sx/0.674+s+0.511x-p/sf-s[0.727sx/0.097(0.674+s)+0.054x+1/0.064(-1.238μ+0.511-.0.002/μ)x],dv/dt=v/sf-s[0.727sx/0.097(0.67