生物量(biomass)是微生物高密度发酵过程中必须监控的关键指标之一,常用细胞光密度(optical density,OD)来测定。相较于传统的取样离线检测,实时在位监测技术具有无损、反馈快速和污染减少等优点,能够有效调控和优化发酵过程。为实现发...生物量(biomass)是微生物高密度发酵过程中必须监控的关键指标之一,常用细胞光密度(optical density,OD)来测定。相较于传统的取样离线检测,实时在位监测技术具有无损、反馈快速和污染减少等优点,能够有效调控和优化发酵过程。为实现发酵过程中关键指标的实时反馈,本研究构建了一个基于漫反射近红外光谱仪的在位监测平台,用于虾青素的高密度发酵过程中生物量的监测。通过实施光谱异常值剔除、比较不同的光谱预处理方法以及间隔偏最小二乘法(interval partial least squares,i-PLS)光谱波段分析,结果表明在1417-1650 nm波长范围内存在虾青素发酵生物量的特征波段。在此波段基础上建立的生物量动态预测模型交互验证决定系数(determination coefficient of cross validation,Rcv2)和交叉验证均方根误差(root mean square error of cross validation,RMSECV)分别为0.973和9.32。经过3批次发酵的外部验证表明采用i-PLS方法建立的生物量模型在细胞光密度(OD600)2.46-180.50范围内进行监测,OD平均绝对误差(mean absolute error,MAE)为6.28,展现出较高的预测准确性和稳定性。这表明该模型在虾青素高密度发酵过程生物量监测中具有应用前景。展开更多
文摘生物量(biomass)是微生物高密度发酵过程中必须监控的关键指标之一,常用细胞光密度(optical density,OD)来测定。相较于传统的取样离线检测,实时在位监测技术具有无损、反馈快速和污染减少等优点,能够有效调控和优化发酵过程。为实现发酵过程中关键指标的实时反馈,本研究构建了一个基于漫反射近红外光谱仪的在位监测平台,用于虾青素的高密度发酵过程中生物量的监测。通过实施光谱异常值剔除、比较不同的光谱预处理方法以及间隔偏最小二乘法(interval partial least squares,i-PLS)光谱波段分析,结果表明在1417-1650 nm波长范围内存在虾青素发酵生物量的特征波段。在此波段基础上建立的生物量动态预测模型交互验证决定系数(determination coefficient of cross validation,Rcv2)和交叉验证均方根误差(root mean square error of cross validation,RMSECV)分别为0.973和9.32。经过3批次发酵的外部验证表明采用i-PLS方法建立的生物量模型在细胞光密度(OD600)2.46-180.50范围内进行监测,OD平均绝对误差(mean absolute error,MAE)为6.28,展现出较高的预测准确性和稳定性。这表明该模型在虾青素高密度发酵过程生物量监测中具有应用前景。
文摘硫酸软骨素A(chondroitin sulfate A,CSA)是关节软骨修复中不可或缺的重要成分。CSA由软骨素4-O-磺基转移酶-1(chondroitin 4-O-sulfotransferase-1,C4ST-1)催化软骨素中N-乙酰氨基半乳糖胺(N-acetylgalactosamine,GalNAc)4号位羟基磺酸化合成。然而,由于C4ST-1酶活性较低,其催化能力受限,进而阻碍了CSA的工业化生产进程。为此,该研究旨在通过结合重组菌构建和培养基优化提升C4ST-1酶活性。首先在筛选确定了以毕赤酵母GS115为底盘细胞的基础上,进一步优化了以OST1-α分泌信号肽和SUMO Pro 3促溶标签的组合方式进行C4ST-1分泌表达,经摇瓶发酵C4ST-1最高酶活性为1889.2 U/L。鉴于前期研究发现无机盐对C4ST-1酶活性的抑制以及现有培养基成本较高问题,该研究通过优化培养基组分,发现不添加昂贵成分酵母无氨基氮源(yeast nitrogen base without amino acids,YNB)时,C4ST-1酶活性较原培养基提高68.4%。此外,结合碳源、其他氮源以及生物素的筛选与优化使C4ST-1酶活性进一步提高。最终,在5L发酵罐补料分批发酵72 h时,获得最高酶活性为5040.7 U/L。该研究不仅为CSA规模化生产奠定了基础,也将为其他糖胺聚糖(如肝素、硫酸皮肤素)合成所需的磺基转移酶发酵生产提供借鉴。
