[发明专利]需氧微生物发酵过程控制菌体代谢节律的培养方法

权利要求书

1．一种需氧微生物培养方法，其特征在于，在微生物发酵过程中在线控制微生物菌体的代谢规律，使其处于节律状态，其中微生物培养过程的所有人工或自动操作均采用阶跃或开／关方式进行以使菌体的代谢处于一定周期和幅值的振荡状态，并且菌体代谢节律的控制方法是将CO₂和pH关联，建立时变非线性相关回路，以控制pH和CO₂为核心建立如下四组控制回路：

控制回路1：流加氮源作为输入变量，pH和CO₂为输出变量，通过多变量控制器给定pH设定值，控制氮源流加；

控制回路2：改变通风量作为过程的输入变量，pH和CO₂为输出变量，通过多变量控制器把CO₂的变化反馈给输入，由多变量控制器给定CO₂的设定值，控制风量；

控制回路3：流加生物素为输入变量，pH和CO₂为输出变量，通过多变量控制器把CO₂的变化反馈给输入，由多变量控制器控制生物素的流加量，或者改变CO₂设定值；

控制回路4：流加碳源为输入变量，pH和CO₂为输出变量，通过多变量控制器把CO₂的变化反馈给输入，由多变量控制器调节碳源的间歇流加量，并调节CO₂的振荡幅度设定值；

其中，控制回路1的输入采用开／关阀自动执行。

2．按照权利要求1所述的需氧微生物的发酵培养方法，其中自动操作采用计算机控制。

3．按照权利要求1所述的需氧微生物的发酵培养方法，其中自动操作系统是由计算机系统、传感器和仪表、驱动和执行机构四部分组成的自动监控系统。

4．按照权利要求1所述的需氧微生物的发酵培养方法，其中多变量控制器的输入包括调整通气量、流加生物素、流加碳源和流加氮源；多变量控制器的输出是CO₂。

5．按照权利要求3所述的需氧微生物的发酵培养方法，其中使用红外分析仪检测CO₂浓度。

6．按照权利要求3所述的需氧微生物的发酵培养方法，其中使用pH电极及变送器检测发酵液的pH值。

7．按照权利要求3所述的需氧微生物的发酵培养方法，其中代谢节律监控规则是通过实时图形显示的代谢轨迹而决定的。

8．按照权利要求1所述的需氧微生物的发酵培养方法，其中流加氮源的方式是由计算机控制电磁阀的通／断。

9．按照权利要求1所述的需氧微生物的发酵培养方法，其中菌体的代谢振荡幅值是通过改变通气量、流加生物素、流加碳源和流加氮源，调整CO₂的浓度。

10．按照权利要求9所述的需氧微生物的发酵培养方法，其中菌体的代谢振荡周期如下确定：

pH控制范围=pH设定值±pH调节度

pH调节度=pH调节率％×(pH上量程-pH下量程)

振荡周期=n×pH调节度  式中n为使单位pH值下降所需的单位时间。

11．按照权利要求1所述的需氧微生物的发酵培养方法，其中发酵产物为氨基酸。

12．按照权利要求1所述的需氧微生物的发酵培养方法，其中发酵产物为核酸。

13．按照权利要求1所述的需氧微生物的发酵培养方法，其中发酵产物为古龙酸。

14．按照权利要求1所述的需氧微生物的发酵培养方法，其中发酵罐包括各种体积规模的气升式发酵罐和搅拌式发酵罐。

15．按照权利要求1所述的需氧微生物的发酵培养方法，其中的发酵是分批发酵或补料-分批发酵。