2-KGA混菌发酵大小菌耦合关系研究及建模

研究了维生素C前体2-酮基-L-古龙酸(2-KGA)混菌发酵巨大芽孢杆菌(俗称大菌)与普通生酮古龙酸菌(俗称小菌)的耦合关系。经研究发现:(1)大菌通过群体感应调整自身生长行为;(2)大菌活菌代谢物及其自溶物质弥补小菌代谢缺陷促进小菌生长;(3)小菌可能通过释放溶菌酶促使大菌自溶;(4)大菌自溶释放一些蛋白酶类物质提高小菌山梨糖脱氢酶(SDH)活性从而加速产物形成。基于以上研究建立了2-KGA混菌发酵的动力学模型,并用实验数据证明了模型的有效性。     

基于机理模型的2-KGA混菌发酵过程关键状态变量预报

维生素C生产的前体2-KGA是巨大芽孢杆菌和普通生酮古龙酸菌混合发酵的产物。利用先前建立的2-KGA混菌发酵动力学模型对背景厂80个批次的实测数据进行分析,结果表明该模型能够很好地符合工业生产的实际情况。在模型参数灵敏度分析的基础上固定了部分模型参数,并选取具有代表性的3个罐批(劣等、普通、优势),利用移动数据窗口技术和滚动参数辨识方法成功地进行了2-KGA浓度和底物浓度的超前4 h和8 h拟在线预报,预报误差均在5%以内。同时还比较了固定长度时间窗口和变长度时间窗口的预报结果,并根据现场实际数据特点分析了二者的优劣。