L-异亮氨酸产生菌TC-21的分阶段发酵控制研究

通过对L-异亮氨酸产生菌TC-21的5L发酵罐发酵研究，应用辅助软件对影响其发酵控制的各个因素进行分析，利用SAS软件对体积溶氧传递系数、菌体浓度和产酸进行回归拟合得到方程，提出了分阶段发酵控制模式，在该控制模式下，与实际恒定发酵过程比较，TC-21的产酸率提高了23．56％。     

基于参数相关分析的头孢菌素C发酵过程溶氧调控策略

运用多参数检测的生物反应器及其相关计算机软、硬件技术,对头孢菌素C发酵过程中表征细胞代谢的宏观代谢特征参数进行了检测与相关性分析,表明发酵前期菌体形态分化有利于增加溶氧,膨大、断裂菌丝的形成能够启动头孢菌素C合成;发酵中期添加豆油为菌体提供碳源、同时兼作消泡剂,发酵后期添加豆油仅起消泡剂作用。在以上分析的基础上从过程理论上提出了头孢菌素C发酵中溶氧控制的策略。     

溶氧对红曲菌发酵生物合成橙色素的影响

研究了溶氧对红曲菌在发酵罐中生物合成橙色素的影响。 分别采用不同通气量和搅拌转速以达到不同溶氧水平,考察不同溶氧水平下红曲菌w1夏在10L发酵罐中生产橙色素的情况,并将优化后条件放大至50L发酵罐中。结果表明,不同通气量水平下底物消耗、pH值和溶氧情况相似,但最终橙色素色价不同,基本上呈现出随通气量增加,色价呈现上升趋势;搅拌转速升高,菌体量和色价均随之升高,但涨幅不大;50L罐中菌体生长和橙色素合成结果验证了10L罐结果。在大规模生产时应尽可能采用高的通气量和适宜的搅拌转速,达到较高的溶氧水平,以利于菌体生长和橙色素合成。     

柠檬酸钠对L-异亮氨酸发酵及代谢流量分布的影响

分析黄色短杆菌(Brevibacterium flavum)中L–异亮氨酸生物合成途径得知,添加柠檬酸钠利于L–异亮氨酸发酵.通过考察柠檬酸添加量对副产物含量、菌体生物量、菌体比生长速率及L–异亮氨酸产量的影响,得出柠檬酸钠的最适添加量为2.0 g/L.应用代谢流分析方法研究了柠檬酸钠对L–异亮氨酸发酵中后期细胞内代谢流分布的影响.结果表明,在初始发酵培养基中添加2.0 g/L柠檬酸钠后,合成副产物的代谢流量明显减少,EMP途径代谢流从63.34减弱至46.54,而L–异亮氨酸的生物合成代谢流增长至23.28,较添加前提高了5.91%,且产量提高了7.87%.因此,发酵过程中添加柠檬酸钠可有效减少副产物的生成,提高L–异亮氨酸生物合成途径的代谢流量.     

Scale-down反应器中的周期性溶氧波动对谷氨酸发酵的影响

应用单室Scale-down反应器系统模拟大规模反应器内的溶氧（DO）浓度梯度,通过控制搅拌桨转速使DO水平（波动范围0～30%,波动周期2、4、6 h）产生矩形波动,从而研究溶氧波动条件对谷氨酸发酵的影响,尤其是菌体生长及产物合成等的变化。与DO水平30%的对照实验进行比较后发现:DO周期性波动条件下,谷氨酸棒杆菌更倾向于利用葡萄糖产生菌体而非积累产物谷氨酸。与较长波动周期（4 h或6 h）相比,短波动周期（2 h）时最终菌体浓度升高（10.03 g/L）,最大比生长速率降低(0.112 h^-1),产物谷氨酸及副产物乳酸浓度降低（分别为23 g/L和10.5 g/L）。     

氧载体对L-天冬酰胺酶发酵过程影响的研究

以抗癌药物L－天冬酰胺酶生产为应用背景,针对发酵过程中存在的严重耗氧问题,研究了氧载体对发酵过程的影响。通过对几种氧载体的筛选,认为正十二烷最适合该发酵过程。随后以产物L－天冬酰胺酶活性、菌体浓度以及溶氧水平为主要指标,考察了氧载体在发酵过程中的作用,实验表明,发酵基质中5％正十二烷的添加量为最佳浓度,这种氧载体的加入,明显地提高了发酵介质中的溶氧水平,改善了供氧条件,增加了菌体浓度,提高了L－天冬酰胺酶发酵水平,在优化条件下,可使发酵液最终酶活提高21％左右。     

生物过程尾气质谱仪在乳酸发酵工艺控制中的应用

将生物过程尾气分析质谱仪及相应的Biostar处理软件成功应用于乳酸发酵过程中,通过实时监测发酵过程中不同阶段和不同发酵条件下菌体生理代谢参数的动态变化,并对其进行多参数相关分析,阐明了发酵过程中杂质组成的合成代谢过程;利用尾气分析质谱仪进行微耗氧发酵过程供氧水平的精确控制,当菌体的摄氧率控制在0.70mmol/(L.h)时,凝结芽孢杆菌乳酸的最佳合成速率能达到2.78g/(L.h);同时在以玉米淀粉水解糖液为基质的乳酸发酵过程中,通过对菌体生理代谢参数变化与残糖的消耗和副产物生成过程进行相关分析,建立了根据生理参数的变化进行发酵过程终点快速判定方法,实现了L-乳酸发酵产量和质量的在线控制策略。     

A群脑膜炎球菌发酵工艺的优化

目的:优化A群脑膜炎球菌的发酵工艺,提高荚膜多糖产量。方法:在30L发酵罐中,通过调整溶氧(DO)、pH值、培养温度、接种终浓度、葡萄糖补料方式等变化,考察其对A群脑膜炎球菌菌体生长及荚膜多糖产量的影响,优化发酵工艺。结果:在发酵过程中,DO在10%～20%范围内对多糖合成无明显影响;在pH7.0,培养温度36℃,有利于多糖合成;发酵中间补加葡萄糖可增加多糖合成,固定速率补糖更有利于多糖合成。结论:通过参数优化,确定了A群脑膜炎球菌的最佳发酵工艺。     

青霉素发酵过程菌丝成球的工程特性研究

研究了产黄青霉菌(P.chrysogenum)876菌株发酵过程中菌丝成球现象。菌丝成球后,由于在菌球内外形成一个氧浓度分布梯度,菌丝临界氧由25%提高至40%,从而对反应器供氧提出了更高的要求。一旦反应器供氧不足,菌体碳、氮源代谢能力减弱,不利于青霉素合成。这种代谢与工程因素的交互影响,为发酵过程优化控制提出了一个值得探讨的,既有理论学术价值又有实际意义的研究课题。     

溶解氧控制与发酵过程摄氧率及鸟苷积累的关系

采用华东理工大学国家化工程技术研究中心（上海）生产的全自动多参数FUS－50L（A）生物反应器，在不同的控制方式下，研究了溶解氧水平对菌体代谢活力及鸟苷发酵水平的影响。结果表明：发酵过程中，用调节转速的方式控制发酵液中溶氧水平的效果比用空气流量好；发酵液中氧中溶氧水平控制在10％－20％时鸟苷积累量高，发酵液中溶氧水平低（5％）和高（30％）均不利于发酵液中的鸟苷积累。     

溶解氧对活性炭纤维吸附酚类化合物的影响

研究了水溶液中的溶解氧对苯酚、邻甲酚等在活性炭纤维上吸附的影响．结果表明，无论有氧还是微氧，苯酚和邻甲酚在活性炭纤维上的吸附服从Freundlich等温吸附式，有氧时的Freundlich常数κ值比微氧时大2倍；由于溶解氧的作用，活性炭纤维对酚类化合物的平衡吸附量显增加，酚类在活性炭纤维表面发生氧化聚合作用、生成苯酚的低聚物如二聚物等；改变吸附温度或搅拌溶液也引起苯酚在活性炭纤维上吸附行为的变化，这是因为改变了氧在溶液中的溶解量或在活性炭纤维表面的浓度．溶解氧对亚甲基蓝等在活性炭纤维上的吸附没有影响．     

溶解氧和气泡对食蚊鱼生存的影响

为了观测溶解氧对鱼生存的影响，在250mL^3次脱气水中加不同深度的金属网对食蚊鱼的生存状况进行比较，在真空脱气水和未脱气水的液面覆盖培养皿或覆盖液体石蜡时食蚊鱼的生存状况进比较，发现鱼不适于在溶解氧和气泡都很少的3次真空脱气水中生存．通过对比还发现，在相同的环境条件下，雄食蚊鱼的生命力普遍强于雌食蚊鱼；同时在微扰实验中发现，微量鱼水中含有溶解氧、气泡以及吸附了气泡的微米级颗粒，这些气体足以维持3条鱼存活4h以上．利用真空脱气方法观察鱼类的极限生存条件可能会成为一种全新的研究方法．     

溶氧水平对梭鱼幼鱼能量代谢与氧化应激的影响

为分析低氧胁迫对梭鱼（Liza haematocheila）幼鱼能量代谢与氧化应激的影响,选择体重为6～10g的梭鱼,在溶氧水平从7.18 mg/L降至0.60mg/L过程中测定其耗氧率和排氨率,计算幼鱼相对应的氧氮原子比（O∶ 2 N）;又在溶氧水平大于6.0mg/L、4.5 mg/L、3.0 mg/L、1.5 mg/L、0.5 mg/L时,分别测定幼鱼肌肉和肝脏组织中的乳酸（LD）含量、过氧化物歧化酶（SOD）活力、总抗氧化能力（T-AOC）、抗超氧阴离子活力（ASOR）、丙二醛（MDA）含量.结果显示,随着溶氧水平的下降,梭鱼的耗氧率和排氨率总体呈降低趋势,氧氮原子的比值在溶氧水平3.23～1.92 mg/L时达到最大,在溶氧水平1.03～1.60 mg/L时达到最小;溶氧水平为6.15mg/L时,肝脏中LD、SOD、T-AOC、ASOR、MDA均显著大于其它溶氧水平下的相应指标（P＜0.05）.溶氧水平下降过程中,肌肉组织中的SOD、MDA、TAOC差异不显著（P＞0.05）,溶氧水平在0.5 mg/L时,LD显著高于其它组（P＜0.05）.这表明,梭鱼能通过降低耗氧率和排氨率、改变代谢底物和提高肌肉、肝脏组织无氧代谢能力等方式,达到新陈代谢的平衡,以适应低氧生活.     

活性污泥法优化控制──溶解氧浓度对运行费用的影响

在现有的关于活性污泥法最优控制研究的基础上，　以溶解氧浓度为控制变量，以出水水质为约束条件，以运行费用为性能指标，对多变量最优控制问题进行了探讨。建立了最优控制所必要的基本状态方程与性能指标的泛函表达式，通过计算研究了在满足同一出水质量前提下控制不同的溶解氧浓度时所需要的运行费用。运算结果表明，溶解氧浓度为１．２ｍｇ／Ｌ时所需运行费用最少，这与传统观点的活性污泥法应当维持溶解氧浓度大于２．０ｍｇ／Ｌ相比相差较大，说明将最优控制引入水处理工程，将产生很大的经济效益。     

溶氧对齐口裂腹鱼幼鱼呼吸代谢的影响

以中国地质公园（神农架）野生动物繁育基地提供的齐口裂腹鱼（SchiZOthornzprenanti）幼鱼（体长15．O～18．6cm,体质量44．0～76．6g）为研究对象,采用自制呼吸代谢测定装置,研究了溶氧（Dissolvedoxygen,DO）对齐口裂腹鱼幼鱼呼吸代谢的影响．结果表明：1）25℃时齐口裂腹鱼窒息点为（0．57±0．03）mg／L;2）运用FishLSDTest检验得溶氧对耗氧率有显著影响（P＜0．05）,溶氧和耗氧率的非线性回归方程为：MO2=268．24—300．24×e-1（Re=0．965）,从高溶氧开始,随溶氧下降,齐口裂腹鱼耗氧率首先维持平稳,然后缓慢降低,最后快速降低直至窒息点,因此齐口裂腹鱼为氧调节型鱼类,临界溶氧浓度为（2．5±0．5）mg／L;3）齐口裂腹鱼维持耗氧率稳定（或称耐低氧能力）参数K1／K2为0．82．研究为鱼类养殖和运输提供理论依据．     

极谱型溶氧仪的振动式改进研究

根据极谱法测定溶解氧的原理，设计了一种具有准确、快速、稳定、高度自动化等特点的振动式极谱型溶氧仪。以0~12 V双振动微型小马达作振动系统，带动溶氧仪传感器在水样中振动，可及时弥补传感器电极中阴极消耗的氧气。系统考察了振动强度、水样盐度等影响因子对振动式极谱型溶氧仪检测的影响，全面探究其工作性能，并与美国YSI Pro Plus手持式检测仪进行了应用比较。实验结果表明该振动式极谱型溶氧仪各项工作性能达到国家溶氧仪的标准，与YSI应用比较的相对误差为0.147 mg/L。目前该溶氧仪已成功应用于实际水样的溶解氧检测。     

滇池溶解氧浓度变化的氮磷循环响应模拟研究

基于滇池外海的三维水动力?水质模型, 模拟湖泊水动力及水质的动态过程, 识别湖泊水体中溶解氧特征, 并通过设置外部负荷削减情景, 探究溶解氧浓度对底泥内源释放以及氮磷循环的影响。结果表明: 1) 由于藻类爆发与水体氧传输受阻的共同作用, 滇池底层水体6—9月间存在较严重的缺氧现象; 2) 溶解氧调控底泥氮、磷营养物质的释放, 进而显著地影响底层水体中氮、磷浓度; 3) 滇池底层缺氧状况的改善对外部负荷削减要求较高; 4) 底泥的磷吸收?释放平衡点溶解氧浓度约为3.3 mg/L, 滇池水体中氮浓度的变化更易受外源负荷作用影响。     

溶解氧多参数智能补偿校正检测技术的研究

根据Clark溶解氧传感器的工作原理,在对影响溶解氧传感器检测性能的温度、大气压、盐度等参数进行机理分析的基础上,通过实验对溶解氧传感器进行了以上参数的补偿校正,再将补偿后的溶解氧传感器检测值与碘量法检测值进行对比分析。结果表明,补偿后的溶解氧传感器与碘量法相比,测量值的相对误差小于1%,且具有较高的精度、稳定性及抗干扰能力,能广泛应用于各种溶解氧的检测环境。