聚唾液酸(polysialic acid)是N-乙酰神经氨酸(sialic acid)以α-2,8和(或)α-2,9键连接而成的线性同聚物。聚唾液酸具有良好的生物相容性、无免疫原性,易在人体内缓慢地完全降解。作为一种新型的蛋白药物长效缓释剂,目前已进入临床应用实验阶段,长链的聚唾液酸还是一种用于神经手术的良好支架材料。不同的领域应用对聚唾液酸的分子量有不同的特定要求,因此探寻大肠杆菌合成聚唾液酸过程中分子量的影响因素并有效地控制其大小,是控制聚唾液酸产品质量、实现聚唾液酸进入临床应用的重要前提条件之一。本文首先建立了一种快速测定发酵液中聚唾液酸平均聚合度的方法。采用间苯二酚比色法和丙二腈荧光光度法分别测定聚唾液酸中唾液酸单体总量和还原端唾液酸残基含量,两者之比即为平均聚合度。研究表明,在pH 9.5的硼酸缓冲液中,80oC水浴下聚唾液酸还原端唾液酸残基与丙二腈反应25 min后生成荧光物质,在此条件下聚唾液酸不发生降解,荧光强度与还原端唾液酸残基含量呈线性正相关关系,线性范围在1~20 mg/L之间,变异系数和检出限分别为3.7%和0.36 mg/L。与标准方法高效液相凝胶色谱法相比较,结果基本一致。其次,在7 L发酵罐水平上研究了E.coli K235分批培养过程中温度和pH对聚唾液酸平均聚合度的影响。经研究发现:在控制发酵过程中的pH恒定为6.4的前提下,较低温度有利于长链聚唾液酸的合成,但过低温度会极大影响聚唾液酸的合成速率,培养温度为33oC时大肠杆菌合成的聚唾液酸平均聚合度最大达到252,是29oC和37oC的培养条件下的2.14和1.83倍,聚唾液酸产量在37oC的培养条件下为1.92 g/L,是29oC和33oC培养条件下的2.59倍和1.27倍;培养温度恒定为37oC的前提下,偏碱性的培养环境有利于长链聚唾液酸的合成,但是不利于聚唾液酸的大量积累,培养pH为7.4的条件下大肠杆菌合成的聚唾液酸的平均聚合度达到461,是pH 5.4和pH 6.4的培养条件下的11.0倍和1.83倍,但聚唾液酸产量却在pH 6.4的条件下达到了最大为1.92 g/L,是pH 5.4和pH 7.4条件下的3.15倍和1.41倍。最后,在对多批次聚唾液酸分批发酵过程进行分析的基础上,提出了两阶段pH控制以及补料策略的分批培养模式,即发酵前期控制pH为6.4,发酵中后期控制pH为7.4,在硫酸铵耗尽时匀速流加硫酸铵和山梨醇补料培养基。此培养模式下聚唾液酸的产量达到了3.87 g/L,聚唾液酸的平均聚合度达到了551,分子量约为170 kDa。