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重组大肠杆菌高密度发酵生产类人胶原蛋白动力学研究

专 业: 生物化工
关键词: 重组E.coli 分批-补料培养 类人胶原蛋白 高密度发酵 动力学模型
分类号: Q512.6
形 态: 共 63 页 约 41,265 个字 约 1.974 M内容
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内容摘要


本文研究了重组类人胶原蛋白基因工程菌在分批补料发酵个阶段的底物消耗,细胞生长和产物生成的动力学,并根据动力学模型进行高密度发酵优化研究。

利用动力学参数常规方法,MATLAB最小二乘法lsqnonlin和四五阶Runge-kuttaode45对动力学模型的参数进行优化求解,结果表明动力学模型与实验值吻合良好。

结果表明:

在分批发酵阶段,动力学模型为dX/dt=0.65S/0.31+SX-dS/dt=1/0.505dX/dt在补料阶段诱导前的动力学模型为dX/dt=0.65XdS/dt=800F/6+F△t-1/0.510.65S/0.31+SX-0.046X在诱导阶段动力学模型为dX/dt=0.65S/0.31+S1.383/1.383+PXdS/dt=800F/6+F△t-1/0.510.65S/0.31+S1.383/1.383+PX-0.046X—1/0.058dP/dtdP/dt=0.526dX/dt+5.88×10-3X

根据庞特里金最小值原理,以获得最高类人胶原蛋白产量为目标函数,通过利用MATLAB的多变量有约束最优化Fmincon求解已建立的动力学模型,得出流加速率Fs的最优解,且在单一控制阶段,Fs与协变量λ无关,其方程式与动力学模型中的补料速率方程完全一致。

在分批-补料发酵过程中,限制性基质葡萄糖的流加曲线应尽可能接近维持最佳比生长速率的指数补料曲线以获得最大类人胶原蛋白产量。

本文为获得最高的产物浓度而对发酵进行优化,并对优化特征进行考察..……

全文目录


摘要
第一章 综述
1.1 胶原蛋白
1.1.1 胶原蛋白概述
1.1.2 胶原蛋白的组成和结构
1.1.3 胶原蛋白的理化性质
1.1.4 胶原蛋白的应用
1.1.5 类人胶原蛋白的优越性
1.2 高密度发酵及过程优化
1.2.1 高密度发酵
1.2.2 微生物发酵动力学模型的构建
1.2.3 实际发酵过程的培养基流加优化
1.3 本研究的目的、意义及内容
1.3.1 目的与意义
1.3.2 实验方案及目的
第二章 实验材料与方法
2.1 实验材料
2.1.1 供试菌种
2.1.2 培养基
2.1.3 主要仪器和设备
2.2 实验方法
2.2.1 摇瓶培养
2.2.2 分批-补料培养
2.3 分析方法
第三章 重组类人胶原蛋白基因工程菌的发酵工艺
第四章 重组大肠杆菌分批-补料培养的动力学
4.1 分批发酵阶段动力学分析方法
4.1.1 动力学模型的选择
4.1.2 动力学模型参数的求解方法
4.2 各阶段的动力学模型
4.2.1 分批发酵阶段
4.2.2 分批补料发酵阶段
4.3 动力学模型误差分析
第五章 重组大肠杆菌流加发酵的最优控制
5.1 最小值原理简介
5.1.1状态和状态方程
5.1.2 控制向量
5.1.3 目标泛函
5.1.4 受控系统的最优化问题
5.2 连续系统的最小值原理
5.2.1 协变向量λt和哈密尔顿函数H
5.2.2 最小值原理
5.2.3 正则方程组的求解
5.2.4 哈密尔顿函数的一个重要特征
5.3 流加发酵系统的最优化问题
5.4 流加发酵最优控制算法
5.5 重组大肠杆菌流加发酵的优化控制
5.5.1 最优流加方式的模型计算
5.5.2 单一控制阶段的发酵本质

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中图分类: > Q512.6 > 生物科学 > 生物化学 > 蛋白质 > 单纯蛋白

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