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| 微生素C生产发酵过程菌体代谢节律优化控制 |
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微生物资源的开发利用最终目标是产业化。传统观念认为获得高产菌株即可得到高效益，然而好菌株的开发无论是诱变筛选还是基因构建，不仅耗资巨大而且远水不解近渴。事实上，沿用经典的培养方法，即使是好菌株也只能获得其效益的60-70%，其余部分的挖掘取决于深入到细胞和分子生物动力学的程度及相应的优化控制措施。
我们经过多期科技攻关并自然科学基金资助，研究开发成功控制菌体代谢节律的微生物发酵培养方法。最初（1995年）试用在"八五"科技攻关85-722-04-02专题-谷氨酸发酵过程中，在周口味精厂150吨发酵罐上取得显著效果。申请的两项专利现已授权。其中发明专利ZL96119825.7，基于细胞增殖和胞内代谢的混沌和混沌控制理论，提出了培养控制方法，包括在线生理状态辨识和最佳振荡节律整定。实用新型专利ZL96223048.0把上述方法整合成为智能化监控系统实施优化控制。"九五"攻关期间，两项专利进一步开发应用于96-C02-02-02专题的维生素C二步发酵过程，分别应用于赣江制药公司提供的诱变筛选古龙酸生产菌152和中科院沈阳生态应用所的古龙酸工程菌C9418。在152菌发酵过程中，开发了在线调节大小菌时空配比技术提高了代谢速率。而对9418菌发酵过程，开发了在线生理状态最优模板参比技术优化了培养基组分和配方。这些前所未有的技术使两种菌系都达到了产古龙酸100mg/ml以上，发酵收率90-92%，周期50-60小时的技术指标。比经典培养方法平均提高古龙酸产酸率10%~20%，二步发酵收率5%-10%，缩短周期10-20小时。
1999年应日本学术振兴会邀请，在九州工业大学学术交流期间，控制细胞代谢节律的培养方法再次应用于PHB可降解生物塑料的混合发酵过程，取得显著效果。并且在日本通过实验定量证实了这种培养方法能够调节胞内ATP和NADPH的涨落，激励细胞增殖代谢活力从而发挥高产率潜力。
"维生素C发酵菌体代谢节律优化控制"这项成果是在探索混沌生物学的基础上，根据OGY控制理论建立的优化调控细胞生理状态的创新控制方法，在国际学术交流中证明达到国际领先水平。该项成果是对传统发酵工艺的挑战，它在微生物发酵培养的方法学上开创了能量和资源合理调配的新途径，但是高新技术的产业化应用目前短缺风险投资，相信一旦疏通这个瓶颈后，投资方取得效益后将会推动它广泛应用于各种发酵产品。 |
| 发表时间：2008-12-12 |
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