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本文对重组大肠杆菌分批-补料培养生产类人胶原蛋白的发酵条件即诱导时机和诱导强度、富氧方式(葡萄糖反馈调控、适当提高罐压、通入富氧空气)、诱导前后比生长速率、补氮方式(连续补氮、阶段式补氮)、动力学模型进行了系统的研究,结果表明: 1.最佳诱导条件为对数生长中后期进行诱导,42℃保温2~3 h,然后降温至39℃继续培养5~6h,发酵结束时细胞浓度和类人胶原蛋白的浓度可分别达68.94g/L(DCW)和13.16g/L。 2.诱导前的比生长速率影响细胞生长和类人胶原蛋白的表达,为获得尽可能多的细胞和目标蛋白,诱导前的最适比生长速率为0.15~0.20 h-1;诱导后的比生长速率对表达期的细胞生长和类人胶原蛋白的表达产生显著影响,在此期间比生长速率过高或过低均不利于目标蛋白的合成,且最适比生长速率为0.04~0.05h-1,发酵结束时细胞和类人胶原蛋白的浓度可分别达69.5g/L(DCW)和13.8g/L。 3.最佳的发酵条件为:采用阶段式补氮方式;当溶氧低于20%(空气饱和度),适当提高罐压(0.3~0.8*105 Pa)维持溶氧在20%;最终细胞浓度为76.01g/L(DCW),类人胶原蛋白浓度为16.75 g/L。 4.利用MATLAB最小二乘法(lsqnonlin)和四五阶Runge-kutta(ode45)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。 在分批发酵阶段,动力学模型为 μ=(0.727s)/(0.674+s), (ds)/(dt)=-((0.727sx)/(0.352(0.674+s)))-0.054x; 在补料阶段(诱导前)的动力学模型为 μ=(0.727s)/(0.674+s), (dx)/(dt)=((0.727sx)/(0.674+s))-(1/(sf-s))[((0.727sx)/(0.179(0.674+s)))+0.054x],