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1、7.5 補(bǔ)料分批培養(yǎng)補(bǔ)料分批培養(yǎng)補(bǔ)料分批培養(yǎng)補(bǔ)料分批培養(yǎng):一種介于分批培養(yǎng)和連續(xù)培一種介于分批培養(yǎng)和連續(xù)培養(yǎng)之間的操作方式養(yǎng)之間的操作方式,在進(jìn)行分批培養(yǎng)的時(shí)候在進(jìn)行分批培養(yǎng)的時(shí)候,向反應(yīng)器內(nèi)加入培養(yǎng)基的一種或多種成分向反應(yīng)器內(nèi)加入培養(yǎng)基的一種或多種成分,以達(dá)到延長(zhǎng)生產(chǎn)期和控制培養(yǎng)過程的目的以達(dá)到延長(zhǎng)生產(chǎn)期和控制培養(yǎng)過程的目的.補(bǔ)料分批發(fā)酵適用的范圍補(bǔ)料分批發(fā)酵適用的范圍:1.細(xì)胞的高密度培養(yǎng)細(xì)胞的高密度培養(yǎng)2.分解代謝物阻遏培養(yǎng)過程分解代謝物阻遏培養(yǎng)過程3.營(yíng)養(yǎng)缺陷性菌株的培養(yǎng)營(yíng)養(yǎng)缺陷性菌株的培養(yǎng)4.前體的補(bǔ)充前體的補(bǔ)充7.5.1補(bǔ)料分批培養(yǎng)補(bǔ)料分批培養(yǎng)補(bǔ)料操作可分為補(bǔ)料操作可分為:間歇補(bǔ)料

2、間歇補(bǔ)料;連續(xù)流加連續(xù)流加.7.5.1恒速流加恒速流加假定假定:只存在一種限制性基質(zhì)只存在一種限制性基質(zhì);細(xì)胞的得率不細(xì)胞的得率不變變.進(jìn)行補(bǔ)料分批培養(yǎng)時(shí)進(jìn)行補(bǔ)料分批培養(yǎng)時(shí),由于培養(yǎng)基的加入由于培養(yǎng)基的加入,培培養(yǎng)液的體積不斷變化養(yǎng)液的體積不斷變化,整個(gè)反應(yīng)器中細(xì)胞整個(gè)反應(yīng)器中細(xì)胞,限限制性基質(zhì)和產(chǎn)物的總量變化規(guī)律制性基質(zhì)和產(chǎn)物的總量變化規(guī)律:d(VX)/dt =XVd(VS)/dt =FSF -1/Yx/s d(VX)/dtd(VP)/dt =QpVXdV/dt=Fd(VX)/dt =V dX/dt + X dV/dtdX/dt = (-D)X同理可以推出同理可以推出:dS/dt = D(S

3、F-S)X/Y x/sdP/dt =Q pX -DP連續(xù)培養(yǎng)的稀釋率和恒速補(bǔ)料稀釋率不同連續(xù)培養(yǎng)的稀釋率和恒速補(bǔ)料稀釋率不同連續(xù)培養(yǎng)的稀釋率表示因洗掉而被稀釋連續(xù)培養(yǎng)的稀釋率表示因洗掉而被稀釋;恒速補(bǔ)料稀釋率恒速補(bǔ)料稀釋率:因體積增大而稀釋因體積增大而稀釋DXSt在流加時(shí)間在流加時(shí)間t的培養(yǎng)液體積的培養(yǎng)液體積V為為 V=V0 +Ft則稀釋率為則稀釋率為:D=F/(V0+Ft)稀釋率對(duì)時(shí)間的變化率為稀釋率對(duì)時(shí)間的變化率為dD/dt = -F2/V2=-F2/(V0+Ft)2V0PmAm,那么那么SDF=SD,則則X = P mAm(SDF-S)mV7.6.2 過濾和培養(yǎng)耦合過濾和培養(yǎng)耦合F,SF

4、X,S,P,VFm,SmFF,S,P物料平衡物料平衡d(XV)dt= XVd(SV)dt= FS F +F mSm-FFS-XVYx/sd(PV)dt= QpXV -FFPdVdt= F+F m-FF如果維持培養(yǎng)液體積不變?nèi)绻S持培養(yǎng)液體積不變,F +Fm=FFQpXVFFP=7.7 基因工程菌的培養(yǎng)基因工程菌的培養(yǎng) 基因工程菌在培養(yǎng)過程中基因工程菌在培養(yǎng)過程中,可能產(chǎn)生不可能產(chǎn)生不穩(wěn)定問題穩(wěn)定問題,發(fā)生外源基因的丟失或變異發(fā)生外源基因的丟失或變異,從從而失去外源基因產(chǎn)物的生產(chǎn)性能而失去外源基因產(chǎn)物的生產(chǎn)性能.基因工程菌不穩(wěn)定與菌株的構(gòu)建、培養(yǎng)基因工程菌不穩(wěn)定與菌株的構(gòu)建、培養(yǎng)條件密切相關(guān)。條

5、件密切相關(guān)。7.7.1 脫落性不穩(wěn)定對(duì)發(fā)酵的影響脫落性不穩(wěn)定對(duì)發(fā)酵的影響 影響基因工程菌不穩(wěn)定因素很多下影響基因工程菌不穩(wěn)定因素很多下面著重從發(fā)酵工程的角度討論影響工程面著重從發(fā)酵工程的角度討論影響工程菌穩(wěn)定性的因素。菌穩(wěn)定性的因素。N(2- p )Np PP2P-Fn = 1-? - p1 ? - p2n(?+P-1)F=NN+P圖圖8-42描繪了上式反映的描繪了上式反映的?和和p對(duì)對(duì)F25的影響的影響,圖圖8-43是培養(yǎng)過程中基因工程菌比例的變化是培養(yǎng)過程中基因工程菌比例的變化與與?的關(guān)系的關(guān)系.由于丟失質(zhì)粒的菌體的生長(zhǎng)優(yōu)勢(shì)由于丟失質(zhì)粒的菌體的生長(zhǎng)優(yōu)勢(shì),一旦發(fā)生質(zhì)粒的丟失一旦發(fā)生質(zhì)粒的丟失

6、,基因工程菌的比例會(huì)基因工程菌的比例會(huì)迅速下降迅速下降. 以上模型描述了恒定比生長(zhǎng)速率的情以上模型描述了恒定比生長(zhǎng)速率的情況況,但是在發(fā)酵過程中限制性基質(zhì)濃度和菌但是在發(fā)酵過程中限制性基質(zhì)濃度和菌體的比生長(zhǎng)速率都灰改變體的比生長(zhǎng)速率都灰改變,基因工程菌的組基因工程菌的組成顯示出更復(fù)雜的變化成顯示出更復(fù)雜的變化.2).Ollis和和 Chang針對(duì)質(zhì)粒丟失提出了一個(gè)針對(duì)質(zhì)粒丟失提出了一個(gè)模型模型,并討論了對(duì)產(chǎn)物的影響并討論了對(duì)產(chǎn)物的影響.dX+dt=m+SKs+S(1-p)X+dX-dt=m-SKs+S(1-p)X-+mX+SKs+Sp因此因此dX-dX+=m-X- +m + X+ p(1-p)m +X+= =X-X+=(?+p-1) 0+p(X+/X0+)?/(1-p)-1-p? +p-1關(guān)于限制性底物關(guān)于限制性底物,有有-dS/dt =dX+Y+dt1+dX-Y-dt1dtdP/dt =dX+ X X+ + 根據(jù)圖可以知道分批培養(yǎng)中丟失質(zhì)粒的根據(jù)圖可以知道分批培養(yǎng)中丟失質(zhì)粒的細(xì)胞比例逐漸增大細(xì)胞比例逐漸增大,在種子中含有較多丟失基在種子中含有較多丟失基因工程質(zhì)粒細(xì)胞時(shí)尤

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