絕對值法在肌苷發(fā)酵放罐控制工藝參數(shù)研究

孫皎 關(guān)力 薛勇

[摘 要]以數(shù)學(xué)的絕對值理論為基礎(chǔ)，選取重要的工藝參數(shù)肌苷濃度、OD值、殘?zhí)堑茸鳛樵u價指標(biāo)，確定考核標(biāo)準(zhǔn)，建立放罐時間評判模式，以工廠的生產(chǎn)罐50m3發(fā)酵罐肌苷發(fā)酵產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)為主體研究對象，結(jié)合生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了肌苷發(fā)酵培養(yǎng)條件及控制工藝進(jìn)行一系列優(yōu)化，目的在于提高肌苷產(chǎn)量。肌苷發(fā)酵放罐時間控制的工藝參數(shù)是在肌苷產(chǎn)量、OD值和殘?zhí)窍牡?.1絕對值時，是放罐的最佳時間。今后以根據(jù)數(shù)學(xué)的絕對值理論的數(shù)學(xué)模型，編寫計算機語言，以軟件的形式自動生成曲線，指導(dǎo)肌苷的生產(chǎn)。提高肌苷的生產(chǎn)產(chǎn)量。

[關(guān)鍵詞]絕對值法；肌苷；發(fā)酵放罐時間；工藝參數(shù)

[中圖分類號]TQ927 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A

肌苷又名次黃嘌呤核苷，白色結(jié)晶性粉末，無臭味，味微苦，熔點為2180C，以往的研究表明，肌苷不僅有望成為中風(fēng)患者完全恢復(fù)肢體機能的第一藥物。而且也是治療眼病、心臟病、肝炎等疾病的輔助性藥物.肌苷是我國重要的發(fā)酵工業(yè)產(chǎn)品，由于近年對其產(chǎn)苷和轉(zhuǎn)化的要求不斷的提高，如何實現(xiàn)發(fā)酵過程的自動控制和優(yōu)化控制成為越來越迫切的問題。

利用枯草芽胞桿菌發(fā)酵生產(chǎn)嘌呤核苷類，枯草芽胞桿菌肌苷發(fā)酵過程參數(shù)相關(guān)分析物質(zhì)始于上世紀(jì)6O年代，其后對合成途徑及代謝調(diào)控機制相繼進(jìn)行了研究。肌苷生產(chǎn)菌在其整個生長過程中可以分為延滯期，指數(shù)期，穩(wěn)定期和衰亡期四個階段。通過對發(fā)酵液OD值的測定，可以確定菌體所處的生長時期的最佳時間，即處于對數(shù)生長期。OD值是光的吸收度，OD值越大，說明對光的吸收率也越大，菌體也越多。產(chǎn)苷越多。

如何評判肌苷發(fā)酵水平是肌苷生產(chǎn)技術(shù)管理的一項重要工作，目前大多僅根據(jù)產(chǎn)苷率這單一指標(biāo)進(jìn)行評判。往往造成肌苷提取困難，丟失不少肌苷，總的肌苷產(chǎn)量不高，因此。建立結(jié)合多個相關(guān)指標(biāo)的綜合評判方法顯得十分必要。建立評判模式，對肌苷發(fā)酵水平進(jìn)行模糊綜合評判，以此推行工廠的計算機過程控制及確立較健全的全面質(zhì)量管理體系。實際工廠的生產(chǎn)過程中，以最少的參數(shù)控制生產(chǎn)過程，我們以數(shù)學(xué)的絕對值綜合評判，突出優(yōu)點是可以考察各相關(guān)因素對總體效果的綜合貢獻(xiàn)。做出準(zhǔn)確、客觀與科學(xué)的評判。

1 材料與方法

1.1 菌種、培養(yǎng)基和培養(yǎng)條件

菌種：上海工業(yè)微生物研究所選育的枯草芽胞桿菌301。

種子培養(yǎng)基（g/L）：葡萄糖2%、酵母粉2%、牛肉膏1%、尿素0.5%、蛋白胨0.5%、酵母膏1%、玉米漿2%、氯化鉀1%、腺嘌呤0.005%，pH 7.0。種子培養(yǎng)：2 M3發(fā)酵罐，pH7.0，恒溫培養(yǎng)約8h。

發(fā)酵培養(yǎng)基（Kg/M3）：葡萄糖10%、酵母粉2%、硫酸銨2%、玉米漿1%、磷酸二氫鉀1%、硫酸鎂1%、尿素1%、玉米漿62%、KOH0.5%、消泡劑適量，pH7.0。

發(fā)酵培養(yǎng)：5O T發(fā)酵罐裝液量35T，接種量4KL，分批培養(yǎng)以葡萄糖耗盡為終點，周期約為40～50 h。每隔2 h取樣測定 殘?zhí)?、OD和肌苷濃度值等工藝參數(shù)。

1.2 肌苷濃度、OD與殘?zhí)堑臏y定

肌苷濃度測定：固定相：ZRBAXODS，500m；色譜柱：長0.25m，內(nèi)徑4.6mm；柱溫：室溫；流動相；甲醇+水，（10+90）；體積流速：1ml/min；檢測器：254nm紫外檢測器。

OD值的測定，用751型紫外分光光度，用無菌水作對照，測定OD值。

殘?zhí)前粗腥A人民共和國藥典標(biāo)準(zhǔn)測定。

2 結(jié)果與分析

本文使用的數(shù)據(jù)來源是佳木斯生物制藥廠肌苷車間50m3 發(fā)酵罐的批生產(chǎn)記錄數(shù)據(jù)。將發(fā)酵過程中菌體OD、殘?zhí)菨舛?、產(chǎn)物肌苷濃度等工藝參數(shù)隨時間的變化作圖.采用數(shù)學(xué)的絕對值的原理和發(fā)酵時間作圖，表現(xiàn)出發(fā)酵的放罐的工藝參數(shù)。綜合參數(shù)指標(biāo)決定放罐的最佳放罐時間。

肌苷量絕對增加值計算方法=‖32小時產(chǎn)苷量-28小時產(chǎn)苷量‖=絕對增加值

OD值絕對增加值計算方法=‖32小時OD值-28小時OD值‖=絕對增加值

殘?zhí)橇拷^對增加值計算方法=‖32小時殘?zhí)橇?28小時殘?zhí)橇俊?絕對增加值

從圖1、2、3可知，肌苷產(chǎn)物主要在22—42h之間形成.但重要的變量只有三個，即菌體濃度OD值、菌體的營養(yǎng)物質(zhì)糖的濃度和肌苷產(chǎn)物濃度.隨著時間的推移，菌體在逐漸的消亡，肌苷的絕對增加值在減少，消耗的糖的量減少。肌苷的溶解在增加，這是決定放罐的時間決策的關(guān)鍵，在肌苷產(chǎn)量、OD值和殘?zhí)窍脑黾拥?.1絕對值時，是放罐的最佳時間。這是放罐有利于下步的提取。因為菌體還沒有解體，否則，影響肌苷的提取和濃縮。影響生產(chǎn)肌苷的產(chǎn)量。

3 分析與討論

根據(jù)我們103批的實際生產(chǎn)觀察記錄分析。以數(shù)學(xué)的絕對值理論為基礎(chǔ)，選取重要的工藝參數(shù)肌苷濃度、OD值、殘?zhí)堑茸鳛樵u價指標(biāo)，確定考核標(biāo)準(zhǔn)，建立評判肌苷放罐時間模式，以工廠的生產(chǎn)罐50m3發(fā)酵罐肌苷發(fā)酵產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)為主體研究對象，結(jié)合生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了肌苷發(fā)酵培養(yǎng)條件及控制工藝進(jìn)行一系列優(yōu)化，肌苷發(fā)酵放罐時間控制的工藝參數(shù)是在肌苷產(chǎn)量、OD值和殘?zhí)窍牡?.1絕對值時，是放罐的最佳時間。目的在于提高肌苷產(chǎn)率。今后，根據(jù)數(shù)學(xué)的絕對值理論的數(shù)學(xué)模型，編（下轉(zhuǎn)P40）

（上接P33）寫計算機語言，以軟件的形式自動生成曲線，指導(dǎo)肌苷的生產(chǎn)，減少操作的一線工人的誤判，提高肌苷的生產(chǎn)產(chǎn)量。

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