[发明专利]一种甲醇反馈补料控制方法及系统

说明书

本发明公开一种甲醇反馈补料控制方法及系统。该方法用于毕赤酵母发酵生产葡萄糖氧化酶，包括：检测发酵罐中挥发的甲醇浓度；控制甲醇的补料量，以使所述甲醇浓度维持在甲醇浓度的控制值。本发明能够实现发酵过程中难以测量的甲醇的在线检测和反馈控制。经试验验证，本发明实现了毕赤酵母发酵补料自动化并有利于葡萄糖氧化酶的表达。

技术领域

本发明涉及发酵领域，尤其涉及一种甲醇反馈补料控制方法及系统。

背景技术

葡萄糖氧化酶由于其在制药，食品，化工，饮料，生物技术等领域的广泛应用正受到越来越多的关注。葡萄糖氧化酶的工业化生产一般采用青霉属菌株或黑曲霉，然而这种生产方法伴随着产酶水平低、后续纯化困难、发酵废菌渣处理难、底物葡萄糖消耗成本较高等一系列问题。

近来，毕赤酵母表达系统正逐渐走进人们的视野。毕赤酵母(Pichia pastoris)是产生异源蛋白质(包括工业酶和生物药物)的优良表达宿主。它可利用菌体作为饲料蛋白质高效表达合成酶基因、利用化工副产物甲醇作为底物进行糖化酶发酵。甲醇浓度的控制是在毕赤酵母发酵中获得较高葡萄糖氧化酶的关键因素，高浓度的甲醇不仅对细胞有毒性，也会导致目的蛋白的变性，而低浓度的甲醇在诱导目的蛋白表达时显得不足，因此在发酵过程中使发酵液中甲醇浓度维持在适宜的范围是至关重要的。

然而毕赤酵母发酵体系是一个非常复杂的、非线性的被控对象，这就导致大多数控制发酵生产过程的方法是离线分析的。但是离线分析有着巨大的缺陷：分析周期长、分析仪器贵、调解策略制定缓慢。

目前，发酵过程中的温度、pH和搅拌速率等基本参数已经能够连续在线测控，然而甲醇这一至关重要的营养物质因为较难检测仍旧依赖离线采样分析手段。通过检测菌体浓度、湿重、营养液含量来分析当前发酵生产状况，随之手动调节甲醇补料，这使得发酵的效率和质量得不到有效的保证，无法做到发酵过程的在线实时优化控制。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种甲醇反馈补料控制方法及系统，用于在线控制甲醇的补加量。

本申请提供了一种甲醇反馈补料控制方法，用于毕赤酵母发酵生产葡萄糖氧化酶，该方法包括：

检测发酵罐中挥发的甲醇浓度；

控制甲醇的补料量，以使所述甲醇浓度维持在甲醇浓度的控制值。

优选地，所述控制甲醇的补料量包括：根据当前传感器检测到的甲醇浓度与甲醇浓度的控制值的差值以及预设的阶段梯度补料策略控制甲醇的补料量。

优选地，该方法还包括：

溶液搅拌器对发酵罐中的溶液进行搅拌，以使发酵罐中的液体与挥发的气体达到气液平衡。

优选地，所述发酵罐中挥发的甲醇浓度为发酵罐中的液体与挥发的气体达到气液平衡时的甲醇浓度。

优选地，所述检测发酵罐中挥发的甲醇浓度包括：通过电化学传感器检测发酵罐中挥发的甲醇浓度。

优选地，该方法还包括：

当发酵罐中溶氧量达到预设值后启动补料定时开关，在达到定时后自动补料。

优选地，该方法还包括：通过有线通信或无线通信发送检测的数据。

本发明提供了一种补料控制方法，该方法包括：

检测发酵罐中反应物挥发的气体浓度；

控制反应物的补料量，以使所述气体浓度维持在气体浓度的控制值。

优选地，所述发酵罐中反应物挥发的气体浓度为发酵罐中的液体与反应物挥发的气体达到气液平衡时的气体浓度。

优选地，所述检测发酵罐中反应物挥发的气体浓度包括：通过电化学传感器检测发酵罐中反应物挥发的气体浓度。