李连伟，鲁洪中，夏建业，储炬，庄英萍，张嗣良



黑曲霉产糖化酶黑箱模型的构建和应用

李连伟，鲁洪中，夏建业，储炬，庄英萍，张嗣良

华东理工大学 生物反应器工程国家重点实验室，上海 200237

李连伟, 鲁洪中, 夏建业, 等. 黑曲霉产糖化酶黑箱模型的构建和应用. 生物工程学报, 2015, 31(7): 1089–1098.Li LW, Lu HZ, Xia JY, et al. Construction and application of black-box model for glucoamylase production by Aspergillus niger. Chin J Biotech, 2015, 31(7): 1089–1098.

利用碳限制恒化实验研究了黑曲霉生长和糖化酶生产之间的相关性，结果表明当比生长速率低于0.068 h–1时，菌体生长与产酶是相关的，当比生长速率大于0.068 h–1时，菌体生长与产酶不相关。根据恒化实验结果获得黑曲霉葡萄糖底物消耗的Monod动力学模型，并结合葡萄糖和氧消耗的Herbert-Pirt方程和产物形成的Luedeking-Piret方程构建黑曲霉产糖化酶的黑箱模型。应用该模型设计指数补料分批发酵实验控制菌体比生长速率在0.05 h–1，使糖化酶的得率最高达到0.127 g糖化酶/g葡萄糖，并成功地使用模型描述了黑曲霉产糖化酶的发酵过程。实验值和模拟值进行比较表现出很好的适用性，表明黑箱模型可以用于指导黑曲霉产糖化酶发酵过程的设计和优化。

黑曲霉，糖化酶，黑箱模型，指数补料分批发酵

糖化酶是一种由微生物分泌的具有外切酶活性的胞外酶。作为一种酸性蛋白酶，主要功能是从多聚糖 (例如淀粉) 的非还原性末端水解释放β-D-葡萄糖[1]。糖化酶主要应用于食品、制药、发酵等工业[2]。黑曲霉由于高效的蛋白分泌能力广泛应用于糖化酶的工业生产，产量达20 g/L以上[3-4]。为进一步提高糖化酶产量，发酵过程的优化和设计对于提高糖化酶的生产是十分必要的。……