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在本文中,以10升生物反应器为研究基础,对影响微生物谷氨酰胺转胺酶(MTG)合成的操作条件如搅拌和转速以及发酵条件的影响因子如溶解氧和pH值进行一定的研究,在此研究基础上进行了初步的葡萄糖补料和放大实验研究,最后根据本实验室的发酵体系,在优化好的条件基础上建立了一个包括三个数学方程的MTG分批发酵的动力学模型,其主要结果如下: 1.在摇瓶的基础上,用不同培养基来研究MTG分批发酵的动力学关系,研究表明,MTG分批发酵中细胞生长与产物合成是一种偶联与非偶联的复合模型,产物合成与底物(碳源)消耗是一种直接利用的关系,为进一步的实验研究提供了一定的理论参考。 2.在10升的生物反应器上,对搅拌转速和通气量进行了一定的研究,在本文中350rpm的搅拌转速对细胞生长和产物合成是比较有利的,1.0vvm左右的通气量对细胞生长和产物合成是比较有利的。最后对通气量和搅拌转速进行了一定的混合,在10升的生物反应器上,在0h-8h前搅拌转速为250rpm,通气为0.6vvm左右,在8h-32h之间,搅拌转速为350rpm,通气为1.0vvm左右,在32h后,搅拌转速为250rpm,通气为0.7vvm左右。MTG在47小时达到4.36(u.ml-1),生物得率系数为1.545(g.g-1)。 3.在对MTG自然分批发酵时溶解氧浓度的变化情况分析下,在本文中,在发酵前期高的溶解氧浓度(30%)对细胞的生长和产物的合成都是比较有利的,在发酵后期,低的溶解氧浓度(10%)对提高MTG的量和延长微生物细胞的代谢时间是有效的。最后对整个发酵过程的溶解氧浓度进行一定的分阶段控制的策略,结果表明,把DO分阶段的控制(前32小时控制在30%左右,32小时后控制在10%左右)这一组合比较合适。分阶段控制DO后,MTG在48小时达到4.72(u.ml-1),比未分阶段时(DO为30%)的高出将近10%,产物得率系数达到282.68(u.g-1),比未分阶段(DO为30%)控制的高6.2%,生物得率系数也达到1.46(g.g-1)。但是MTG的平均比合成速率与未分阶段控制DO的结果相差不大,而MTG的平均合成速率与未分阶段控制DO的结果都要高,为0.153(u.ml-1.h-1)。 4.用动态法对MTG分批发酵过程中的体积传质系数(KLa)和微生物的耗氧速率