Исследование процессов микробиологического синтеза в условиях теплового шока: на примере получения L-глутаминовой кислоты тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.17.08, кандидат технических наук Нижегородова, Татьяна Александровна

• Нижегородова, Татьяна Александровна
• кандидат технических наук
• 2007

Оглавление диссертации кандидат технических наук Нижегородова, Татьяна Александровна

Введение.

Глава I. Литературный обзор

1.1. Понятие «стресс» микроорганизмов в биотехнологии.

1.1.1. Определение понятия «стресс» микроорганизмов.

1.1.2. Классификация стрессовых воздействий.

1.1.3. Ответные реакции микроорганизмов в состоянии «стресса».

1.2. Математическое моделирование стрессовых воздействий на микроорганизмы.

1.2.1. Математическое моделирование как инструмент познания биологических объектов.

1.2.2. Математическое описание влияния стрессовых воздействий.

1.3. Микробиологическое производство Ь-глутаминовой кислоты.

1.3.1. История и современное состояние производства.

1.3.2. Применение глутаминовой кислоты и ее производных.

1.3.3. Микробиологические способы производства Ь-глутаминовой кислоты.

1.3.4. Центральный метаболизм коринебактерий.

1.4. Математическое моделирование процесса получения Ь-глутаминовой кислоты.

1.5. Постановка задачи.

Глава И. Экспериментальные исследования по изучению термоиндуци-рованного процесса производства Ь-глутаминовой кислоты микроорганизмами СогупеЬа^егшт glutamicum

2.1. Материалы и методы.

2.2. Выбор оптимальной температуры теплового шока.

2.3. Периодический процесс производства.

2.4. Периодический процесс производства с подпиткой субстратом.

2.5. Непрерывный процесс производства.

2.6. Периодический процесс культивирования мутантных клеток C.glutamicum 2262 NP.

2.7. Определение распределения клеток C.glutamicum 2262 по размерам.

2.7.1. Периодический процесс.

2.7.2. Периодический процесс с подпиткой субстратом.

2.7.3. Непрерывный процесс.

Глава III. Разработка математической модели термоиндуцированного процесса производства L-глутаминовой кислоты

3.1. Механизм получения L-глутаминовой кислоты методом теплового шока.

3.2. Математическая модель периодического процесса культивирования C.glutamicum 2262 в отсутствии теплового шока.

3.3. Математическая модель периодического термоиндуцированного процесса.

3.4. Математическая модель периодического термоиндуцированного процесса с подпиткой субстратом.

3.5. Математическая модель непрерывного термоиндуцированного процесса.

3.6. Поиск значений ряда параметров математической модели.

Глава IV. Программное обеспечение для расчета микробиологического термоиндуцированного процесса производства L-глутаминовой кислоты

4.1. Описание программного обеспечения.

4.2. Использование разработанного программного обеспечения для моделирования производства L-глутаминовой кислоты.

4.2.1. Периодический процесс.

4.2.2. Периодический процесс с подпиткой субстратом.

4.2.3. Непрерывный процесс.

4.3. Расчет относительной ошибки.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование процессов микробиологического синтеза в условиях теплового шока: на примере получения L-глутаминовой кислоты»

Одним из направлений развития научно-технического прогресса является переход от химической технологии к биотехнологии, позволяющей получать известные вещества и материалы, отличающиеся высоким качеством и низкой себестоимостью, а также синтезировать новые продукты. Одним из примеров этому служит производство Ь-глутаминовой кислоты. Данная аминокислота производилась методом экстракции из морских водорослей, и открытие микроорганизмов, способных продуцировать глутаминовую кислоту, дало возможность осуществления более экономически выгодного микробиологического способа ее производства.

Ь-глутаминовая кислота, а точнее ее натриевая соль, широко используется в пищевой промышленности. Глутамат натрия - пищевая добавка Е621 - применяется для улучшения вкусовых качеств мясных и овощных блюд. Его используют при консервировании, замораживании или длительном хранении. В медицинской практике Ь-глутаминовая кислота находит применение в лечении болезней центральной нервной системы: эпилепсии, шизофрении, депрессии.

На протяжении последних 50-ти лет особый интерес вызывает микробиологическое производство Ь-глутаминовой кислоты под влиянием стрессовых воздействий, например, недостатка биотина в культуральной среде, добавления поверхностно-активных веществ, антибиотиков, воздействия теплового шока. Влияние каждого из перечисленных факторов приводит к увеличению проницаемости оболочки бактерий и изменению метаболизма клеток таким образом, что поток углеродсодержащего субстрата направляется на синтез Ь-глутаминовой кислоты.

Наиболее интересно производство Ь-глутаминовой кислоты коринеформными бактериями под действием теплового шока, так как этот способ при определенных условиях обеспечивает наиболее высокие продуктивности. Особое значение приобретают вопросы выявления закономерностей изменения концентраций биомассы, субстрата и продукта . ферментации до и после теплового шока. Исследование вопросов стабильности штамма микроорганизмов под воздействием теплового шока позволит повысить выход Ь-глутаминовой кислоты в процессе ферментации.

Производство Ь-глутаминовой кислоты во всем мире достигает приблизительно 1,5 млн. тонн, и оно ежегодно увеличивается, поэтому актуальным является не только исследование процесса получения данной кислоты в условиях теплового шока, но и разработка подходов к моделированию термоиндуцированного процесса. Математическое моделирование не только ускорит решение задачи проектирования новых . производств, но и позволит оптимизировать работу действующих установок.

Работа выполнена в рамках совместной российско-французской кандидатской диссертации (грант Посольства Франции в Москве).

В первой главе - литературном обзоре - приведены общие сведения о понятии «стресс» микроорганизмов; классификации воздействий, вызывающих состояние стресса у микроорганизмов; ответных реакциях микроорганизмов на влияние стрессовых воздействий, в числе которых увеличение температуры культуральной среды, а также методах моделирования стрессовых воздействий.

Рассмотрена история и современное состояние производства Ь-аминокислот, а также отрасли их применения. Описан принцип производства Ь-глутаминовой кислоты в условии стресса. Рассмотрены вопросы математического моделирования микробиологического производства Ь-аминокислот.

Во второй главе описана серия экспериментальных исследований, проведенных на базе Агрономической школы (Е№А1А) в Национальном политехническом институте Лотарингии (г. Нанси, Франция).

В первых двух частях второй главы приводится описание материалов . исследования и аналитических методов определения концентраций биомассы, субстрата и продуктов метаболизма, а также описан выбор оптимальной температуры теплового, шока для производства Ь-глутаминовой кислоты микроорганизмами СогупеЬаМепит фтйатжит 2262.

В третьей, четвертой и пятой частях второй главы дается описание экспериментальной установки, методики проведения периодического, периодического с подпиткой и непрерывного термоиндуцированных процессов производства Ь-глутаминовой кислоты, а также экспериментальные даннге. Кроме того, в третьей части представлены экспериментальные данные периодического процесса культивирования С^Ыатгсит 2262 при оптимальной температуре роста 33°С. В шестой части второй главы приведены экспериментальные данные периодического термоиндуцированного процесса культивирования «мутантных» клеток, обладающих термоустойчивостью и отобранных в ходе непрерывного термоиндуцированного процесса.

В седьмой части второй главы приведены фотографии клеток, полученные на оптическом микроскопе в течение периодического процесса, протекающего при темлературе 33°С, а также периодического и периодического с подпиткой термоиндуцированных процессов. Кроме того, здесь приведены кривые распределения клеток по размерам в ходе непрерывного термоиндуцированного процесса производства Ь-глутаминовой кислоты, полученные с помощью проточной цитометрии.

Третья глава посвящена разработке математической модели термоиндуцированного производства Ь-глутаминовой кислоты.

В первой части третьей главы на основании полученных экспериментальных данных был предложен механизм производства Ь-глутаминовой кислоты в условии теплового шока. Во второй части третьей главы была разработана математическая модель культивирования С^1Шаткит 2262 при температуре 33°С, а в третьей, четвертой и пятой частях - математическая модель периодического, периодического с подпиткой и непрерывного процессов, протекающих в условиях теплового шока.

В шестой части третьей главы осуществляется поиск значений некоторых кинетических параметров разработанной математической модели.

В четвертой главе речь идет о разработке программного обеспечения в программном пакете МайаЬ для расчета микробиологического термоиндуцированного процесса производства Ь-глутаминовой кислоты.

В первой части четвертой главы описана структура и содержание разработанного программного комплекса, и с помощью него во второй части произведен расчет периодического процесса культивирования С^Шаткит 2262 при температуре 3?°С, а также периодического, периодического с подпиткой и непрерывного термоиндуцированных процессов производства Ь-глутаминовой кислоты.

В третьей части четвертой главы был произведен анализ отклонения расчетных значений от экспериментальных.

Автор выражает глубокую благодарность руководителям диссертационной работы - к.т.н., доценту Гусевой Е.В. и проф. Будрану Ж., а также проф. Меныпутиной Н.В. и проф. Горжену Ж.-Л. за предоставление ценных материалов, консультаций и полезных замечаний по диссертации. Особая благодарность выражается профессорам Национального политехнического института Лотарингии: Гедону Э., Делонэ С. и Фурнье Ф. за помощь в проведении экспериментальных работ и моделировании. Автор выражает свою признательность за помощь научной группе проф. Меныпутиной Н.В. кафедры кибернетики химико-технологических процессов.

Заключение диссертации по теме «Процессы и аппараты химической технологии», Нижегородова, Татьяна Александровна

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. В работе проведен ряд экспериментальных исследований по изучению:

• периодического, периодического с подпиткой субстратом и непрерывного процессов получения Ь-глутаминовой кислоты микроорганизмами С^Ыаткит 2262 в условиях теплового шока;

• периодического процесса культивирования С^Ыатгсит 2262 в отсутствие теплового шока;

• изменения размеров клеток бактерий С^Ыатгсит. 2262 до и после теплового шока.

2. Предложен механизм получения Ь-глутаминовой кислоты методом теплового шока.

3. Разработана математическая модель периодического, периодического с подпиткой и непрерывного термоиндуцированных процессов получения Ь-глутаминовой кислоты, определена относительная ошибка.

4. Разработано программное обеспечение для расчетов процессов производства Ь-глутаминовой кислоты, реализованное с использованием пакета МайаЬ 7.3.

5. Выполнен расчет периодического, периодического с подпиткой и непрерывного термоиндуцированных процессов производства Ь-глутаминовой кислоты. Показана эффективность периодического режима культивирования с подпиткой субстратом.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Нижегородова, Татьяна Александровна, 2007 год

1. Селье Г. Стресс без дистресса.- М.: Прогресс, 1979.- 214с.

2. Работнова И.Л. Позмогова И.Н., Баснакьян И.А. Хемостатное и периодическое культивирование при изучении физиологии микроорганизмов / Итоги науки и техники. Сер. «Микробиология», 1981.-Т.11.-С.З-54.

3. Работнова И.Л. Позмогова И.Н. Хемостатное культивирование и ингибирование роста микроорганизмов. М.: Наука, 1979.- 207 с.

4. Феофилова Е.П. Торможение жизненной активности как универсальный биохимический механизм адаптации микроорганизмов к стрессовым воздействиям (обзор) / Прикл. биохимия и микробиология, 2003.-Т.З9(1).-С.5-24.

5. Баснакьян И.А. Стресс у бактерий.- М.: Медицина, 2003.- 136 с.

6. Henzler H.-J. Partical stress in bioreactors / Adv. Biochem. Eng. Biotechnol., 2000.-V.67.-P.3 5-82.

7. Николаев Ю.А. Внеклеточные факторы адаптации бактерий к неблагоприятным условиям среды / Прикл. биохимия и микробиология, 2004.-Т.40(1).-С.387-397.

8. Феофилова Е.П. Биохимическая адаптация грибов к температурным воздействиям / Микробиология, 1994.-Т.63(5).-С.757-776.

9. Люй X., Алехова Т.А., Захарчук Л.М. Влияние теплового шока на биосинтез антибиотиков тремя штаммами Streptomyces / Прикл. биохимия и микробиология, 1999.-Т.35(1).-С.55-59.

10. Ю.Николаев Ю.А., Воронина H.A. Перекрестное действие внеклеточных факторов адаптации к стрессу у микроорганизмов / Микробиология, 1999.- Т.68(1).-С.45-50.

11. П.Андреищева E.H., Звягильская P.A. Адаптация дрожжей к солевому стрессу / Прикл. биохимия и микробиология, 1999.-Т.35(3).-С.243-256.

12. Смирнова Г.В., Закирова О.Н., Октябрьский О.Н. Роль антиоксидантных систем в отклике бактерий Escherichia coli на тепловой шок / Микробиология, 2001 .-Т.70(5).-С.595-601.

13. Смирнова Г.В., Закирова О.Н., Октябрьский О.Н. Роль антиоксидантных систем в отклике бактерий Escherichia coli на холодовой стресс / Микробиология, 2001.-Т.70(1).-С.55-60.

14. Markl Н., Bronnenmeier R. Mechanical stress and microbial production. In: Rehm H.J., Reed G., editors. Biotechnology. Fundamentals of biochemical engineering, vol.2. H. Brauer (Volume Ed.), 1985, Chapter 18, P.369-392.

15. Yim S.S., Shamlou P.A. The engineering effects of fluids flow on freely suspended biological macro-materials and macromolecules / Adv. Biochem. Eng./Biotechnol., 2000.-V.67.-P.83-122.

16. Sudhanshu H.M., Niranjan K. Observations on the shear damage to different animal cells in a concentric cylinder viscometer / Biotech. Bioeng., 2000.-V.68.-P.697-704.

17. Shimada S., Andou M., Naito N., Yamada N., Osumi M., Hayashi R. / Effects of hydrostatic pressure on the ultra structure and leakage of internal substances in the yeast Saccharomyces cerevisia / Appl. Microb. Biotechnol., 1993.-V.40.-P.123-131.

18. Perrier-Cornet J.-M., Marechal P.-A., Gervais P. A new design intended to relate high pressure treatment to yeast cell mass transfer / J.Biotechnol., 1995.-V.41.-P.49-58.

19. Born C., Zhang Z., Al-Rubeai M., Thomas C.R. Estimation of disruption of animal cells by laminar shear stress / Biotechnol. Bioeng., 1992.-V.40.-P. 10041010.

20. Shirgaonkar I.Z., Lothe R.R. Comments on the mechanism of microbial cell disruption in high-pressure and high-speed devices / Biotechnol. Prog., 1998.-V. 14.-P.657-660.

21. Хочачко П., Сомеро Д. Биохимическая адаптация.- М.: Мир, 1981.-567с.

22. Терешина В.М., Михайлова М.В., Феофилова Е.П. / Микробиология, 1991.-Т.60(5).-С.781-785.

23. Sussman A.S., Halvorson Н.О. Spores, their dormancy and germination. L, N.Y.: Harper and Row, 1966.-245 p.

24. Феофилова Е.П. Трегалоза, стресс и анабиоз / Микробиология, 1992.-Т.61(5).-С.741-755.

25. Richmond С. S., Glasner J.D., Май R., Jin H., Blattner F.R. Genome-wide expression profiling in Escherichia coli K-12 / Nucleic Acids Res., 1999.-V.27.-P.3821-3835.

26. Arsène F., Tomoyasu T., Bukau В. The heat shock response of Escherichia coli / Int. J. Food Microbiol., 2000.-V.55.-P.3-9.

27. Николаев Ю.А. Сравнительное изучение свойств двух внеклеточных протекторов, выделяемых Escherichia coli при повышенной температуре / Микробиология, 1997.-Т.66.-С.790-795.

28. Helmann J.D., Wu M.F., Kobel Р.А., Gamo F.J., Wilson M., Morshedi M.M., Navre M., Paddon C. Global transcriptional response of Bacillus subtilis to heat shock / J. Bacterid., 2001 .-V. 183 .-P.7318-7328.

29. Gao H., Wang Y., Liu X., Yan T., Wu L., Aim E., Arkin A., Thompson D.K., Zhou J. Global transcriptome analysis of the heat shock response of Shewanella oneidensis / J. Bacterid., 2004.-V.186.-P.7796-7803.

30. Stintzi A. Gene expression profile of Campylobacter jejuni in response to growth temperature variation / J. Bacterid., 2003.-V.185.-P.2009-2016.

31. Motin V. L., Georgescu A.M., Fitch J.P., Gu P.P., Nelson D.O., Mabery S.L., Garnham J.B., Sokhansanj B.A. et al. Temporal global changes in gene expression during temperature transition in Yersiniapestis / J. Bacterid., 2004.-V. 186.-P.6298-6305.

32. Weiner J., Zimmerman C.U., Gohlmann H.W., Herrmann R. Transcription profiles of the bacterium Mycoplasma pneumoniae grown at different temperatures / Nucleic Acids Res., 2003.-V.31.-P.6306-6320.

33. Koide Т., Vencio R.Z.N., Gomes S.L. Global gene expression analysis of the heat shock response in the phytopathogen Xylella fastidiousa / J.Bacteriol., 2006.-V.188.-P.5821-5830.

34. Вепеу G. Influence of the fluidity of the membrane on the response of microorganisms to environmental stresses / Appl. Microbiol. Biotech., 2001.-V.57.-P.34-42.

35. Tourdot-Marechal R., Gaboriau D., Beney L., Divies C. Membrane fluidity of stressed Oenococcus oeni / Int. J. Food Microbiol., 2000.-V.55.-P.269-273.

36. Schumann W. Function and regulation of temperature-inducible bacterial proteins on the cellular metabolism / Adv. Biochem. Eng., 2000.-V.67.-P.1-35.

37. Fabisiewicz I., Piechowska M. Changes of sensitivity to heat shock during logarithmic growth of Bacillus subtilis / Acta Biochem. Pol., 1988.-V.35(3).-P.207-217.

38. Thongbai В., Gasaluck P., Waites W.M. Morphological changes of temperature- and pH-stressed Salmonella following exposure to cetylpyridinium chloride and nisin / LWT, 2006.-V.39.-P.1180-1188.

39. Nystroem T., Kjelleberg S. The effect of cadmium on starved heterotrophic bacteria isolated from marine waters / FEMS Microbiol. Ecol., 1987.-V.45,-P.143-153.

40. Fulladosa E., Murat J.C., Villaescusa I. Effect of cadmium (II), chromium (IV) and arsenic (V) on longterm viability- and growth-inhibition assays using Vibrio fischeri marine bacteria / Arch. Environ. Contam. Toxicol., 2005.-V.49.-P.299-306.

41. Gad El-Rab S.M.F., Shoreit A.A.F., Fukumori Y. Effect of cadmium stress on growth, morphology, and protein expression in Rhodobacter capsulatus BIO / Biosci. Biotechnol. Biochem., 2006.-V.70.-P.2394-2402.

42. Botello E., Nordstrom K. Effects of chromosome underreplication on cell division in Escherichia coli / J. Bacterid., 1998.-V.180.- P.6364-6374.

43. Zaika L.L., Fanelli J.S. Growth kinetics and cell morphology of Listeria monocytogenes Scott A as affected by temperature, NaCl, and EDTA / J. Food Protec., 2003 .-V.66.-P. 1208-1215.

44. Gayen K., Venkatesh K.V. Quantification of cell size distribution as applied to the growth of Corynebacterium glutamicum / Microbiol. Research, in press.

45. Silva V.L., Diniz C.G., Cara D.C., Santos S.G., Nicoli J.R., Carvalho M.A.R., Farias L.M. Enhanced pathogenicity of Fusobacterium nucleatum adapted to oxidative stress / Microbial Pathogenesis, 2005.-V.39.-P.131-138.

46. Diaz P.I., Zilm P.S., Rogers A.H. The response to oxidative stress of Fusobacterium nucleatum grown in continuous culture / FEMS, 2000.-V.187.-P.31-34.

47. Bavouzet J.M., Lafforgue-Delorme C., Fonade C., Goma G. The effect of an abrupt stepwise reduction in pressure on the integrity of the eukaryotic and prokaryoyic cell envelope / Enzyme Microbial. Technol., 1995.-V.17.-P.712-718.

48. Heydarian S.M., Mirjalili N., Ison A.P. Effect of shear on morphology and erythromycin production in Saccharopolyspora erythraea fermentations / Bioprocess. Eng., 1999.-V. 21.-P.31-39.

49. Tsuchido T., Katsui N., Takeuchi A., Takano M., Shibasaki I. Destruction of the outer membrane permeability barrier of Escherichia coli by heat treatment / Appl. Environm. Microbiol., 1985.-V.50.-P.298-303.

50. Mager W., Moradas-Ferreira P. Stress response to yeast / Biochem. J., 1993.-V.290.-P.1-13.

51. Tamura S., Park Y., Toriyama M., Okabe M. Change of mycelial morphology in tylosin production by batch culture of Streptomyces fradiae under various shear conditions / J. Ferment. Bioeng., 1997.-V.83.-P.523-528.

52. Illing S., Harrison S.T.L. The kinetics and mechanism of Corynebacterium glutamicum aggregate breakup in bioreactors / Chem. Eng. Sei., 1999.-V.54.-P.441-454.

53. Han R.-B., Yuan Y.-J. Oxidative burst in suspension culture of Taxus cuspidata induced by a laminar shear stress in short-term / Biotechnol. Prog., 2004.-V.20.-P.507-513.

54. Kieran P.M., Malone D.M., MacLoughlin P.F. Effects of hydrodynamic and interfacial forces on plant cell suspension systems / Adv. Biochem. Eng. Biotechnol., 2000.-V.67.-P. 139-177.

55. Markl H., Bronnenmeier R., Wittek B. The resistance of microorganisms to hydrodynamic stress / Int. Chem. Eng., 1991.-V.31(2).-P.185-197.

56. Тапака H. Technological problems in cultivation of plant cells at high density / Biotechnol. Bioeng., 1981.-V.23.-P.1203-1218.

57. Doran P.M. Design of mixing systems for plant cell suspensions in stirred reactors / Biotechnol. Prog., 1999.-V.15.-P.319-335.

58. Менылутина H.B., Гусева E.B., Нижегородова T.A., Будран. Ж., М. Фик Исследование стресса микроорганизмов в мембранных биореакторах. 1ый Международный Конгресс «Биотехнология состояние и перспективы развития», Москва, Россия, 14-18 октября 2002, с. 207.

59. Gao Q., Fang A., Pierson D.L., Mishra S.K., Demain A.L. Shear stress enhances microcin B17 production in a rotation wall bioreactor, but ethanol stress does not / Appl. Microbiol. Biotechnol., 2001.-V.56.-P.384-387.

60. Silva-Santisteban B.O.Y., Filho F.M. Agitation, aeration and shear stress as key factors in inulinase production by Kluyveromyces marxianus / Enz. Microb. Technol., 2005.-V.36.-P.717-724.

61. Joshi J.B., Sawant S.B., Patwardhan A.W., Patil D.J., Kshatriya S.S., Nere N.K. Relation between flow pattern and de-activation of enzymes in stirred reactors / Chem. Eng. Sci., 2001.-V.56.-P.443-452.

62. Roubos J.A., Krabben P., Luiten R.G.M., Verbruggen H.B., Heijnen JJ. A quantitative approach to characterizing cell lysis caused by mechanical agitation of Streptomyces clavuligerus / Biotechnol. Prog., 2001.-V.17.-P.336-347.

63. Heydarian S.M., Ison A.P., Lilly M.D., Ayazi Shamlou P.A. Turbulant breakage of filamentous bacteria in mechanically agitated batch culture / Chem. Eng. Sci., 2000.-V.55.-P. 1775-1784.

64. Saito I., Honda H., Kawabe Т., Mukumoto F., Masatoshi S., Kobayashi T. Comparison of biotin production by recombinant Sphingomonas sp. under various agitation conditions / Biochem. Eng. J., 2000.-V.5.-P. 129-136.

65. Pohorecki R., Baldyga J., Ryszczuk A., Motyl T. Erythrocyte destruction during turbulent mixing / Biochem. Eng. J., 2001.-V.9.-P.147-154.

66. Papoutsakis E.T. Fluid-mechanical damage of animal cells in bioreactors / Trends Biotechnol., 1991.-V.9.-P.427-437.

67. Amanullah A., Blair R., Davies A., Riley G.R., Thomas C.R., Nienow A.W. Effects of agitation intensity on mycelial morphology and protein production in chemostat cultures of recombinant Aspergillus oryzae / Biotechnol. Bioeng., 1999.-V.62.-P.434-446.

68. Amanullah A., Justen P., Davies A., Paul G.C., Nienow A.W., Thomas C.R. Agitation induced mycelial fragmentation of Aspergillus oryzae and Penicillium chrysogenum / Biochem. Eng. J., 2000.-V.5.-P. 109-114.

69. Toma M.K., Ruklisha M.P., Vanags J.J., Zeltina M.O., Leite M.P. Galinina N.I., Viesturs U.E., Tengerdy R.P. Inhibition of microbial growth and metabolism by excess turbulence / Biotechnol. Bioeng., 1991.-V.38.-P.552-556.

70. Lilly M.D., Ison A.P., Sarra M. The relationships between biomass concentration, determined by a capacitance-based probe, rheology and morphology of Saccharopolyspora erythraea cultures / J. Biotechnol., 1996.-V.51.- P.157-165.

71. Jung J.Y., Park J.K., Chang H.N. Bacterial cellulose production by Gluconacetobacter hansenii in an agitated culture without living non-cellulose producing cells / Enz. Microb. Technol., 2005.-V.37.-P.347-354.

72. Меныиутина H.B., Гусева E.B., Нижегородова T.A., Будран Ж. Стресс микроорганизмов в мембранных биореакторах под влиянием перемешивания / 7-ая Конференция молодых ученых «Биология-наука XXI века" (Пущино, Россия), 2003.-С. 119.

73. Guseva Е., Menshutina N., Nizhegorodova Т., Gordeeva J., Boudrant J., Fick

74. M. Investigation and modeling of stress influences to microorganisms duringthlactic acid production / 7 International Scientific Technical Conference Process "Process Control" (Pardubice, Czech Republic), 2006.-P.151.

75. Camacho F.G, Grima E.M, Miron A.S, Pascual V.G., Chisti Y. Carboxymethyl cellulose protects algal cells against hydrodynamic stress / Enz. Microb.Technol., 2001 .-V.29.-P.602-610.

76. Wang N.S., Yang J.-D., Calabrese R.V., Chang K.-C. Unified modeling framework of cell death due to bubbles in agitated and sparged bioreactors / J. Biotechnol., 1994.-V.33.-P. 107-122.

77. Cherry R.S., Hulle C.T. Cell death in the thin films of bursting bubbles / Biotechnol. Prog, 1992.-V.8.-P.11-16.

78. Meier S.J, Hatton T.A, Wang D.I.C. Cell death from bursting bubbles: Role of cell attachment to rising bubbles in sparged reactors / Biotechnol. Bioeng,1999.-V.62.-P.468-478.

79. Molina G.E, Chisti Y, Moo-Young M. Characterization of shear rates in airlift bioreactors for animal cell culture / J. Biotechnol, 1997.-V.54.-P. 195-210.

80. Bavarian F, Fan L.S, Chalmers J.J. Microscopic visualization of insect cell-bubble interactions. I. Rising bubbles, air-medium interface, and the foam layer / Biotechnol. Prog, 1991.-V.7.-P.140-150.

81. Chisti Y. Animal-cell damage in sparged bioreactors / Trends Biotechnol,2000.-V.18.-P. 420-432.

82. Jianyong W. Mechanisms of animal cell damage associated with gas bubbles and cell protection by medium additives / J. Biotechnol, 1995.-V.43.-P.81-94.

83. Garcia-Briones M.A, Brodkey R.S, Chalmers J.J, Computer simulations of the rupture of a gas bubble at a gas-liquid interface and its implications in animal cell damage / Chem. Eng. Sci, 1994.-V. 49.-P.2301-2320.

84. Miguel A, Garcia-Briones M, Chalmers J.J. / Biotechnol. Bioeng, 1994,-V.44.-P. 1089-1095.

85. Pinheiro R, Belo I, Mota M. Air pressure effects on biomass yield of two different Kluyveromyces strains / Enz. Microbial. Technol, 2000.-V.26.-P.756-762.

86. Kamilakis E.G., Allen D.G. Cultivation filamentous microorganisms in a cyclone bioreactor: the influence of pumping on cell morphology / Proc. Biochem., 1995.-V.30.-P.353-360.

87. Jaouen P., Vandanjon L., Quemeneur F. The shear stress of microalgal cell suspensions (Tetraselmis suecica) in tangential flow filtration system: the role of pumps/Biores. Technol., 1999.-V.68.-P.149-154.

88. Vandanjon L., Rossignol N., Jaouen P., Robert J.M., Quemeneur F. Effects of shear on two microalgae species. Contribution of pumps and valves in tangential flow filtration systems / Biotech. Bioeng., 1999.-V.63(l).-P.l-9.

89. Lee C.H., Kim J.S., Chang I.S. Effect of pump shear on the performance of a crossflow membrane bioreactor / Water Research, 2001.-V.35.-P.2137-2144.

90. Persson A., Jonsson A-S., Zacchi G. Separation of lactic acid-producing bacteria from fermentation broth using a ceramic microfiltration membrane with constant permeate flow / Biotechnol. Bioeng., 2001.-V.72.-P.269-277.

91. Shimizu Y., Matsushita K., Watanabe A. Influence of shear breakage of microbial cells on cross-flow microfiltration flux / J. Ferment. Bioeng., 1994.-V.78.-P.170-174.

92. Boyaval P., Lavenant C., Gesan G., Daufin G. Transient and stationary operating conditions on performance of lactic cid bacteria crossflow microfiltration / Biotechnol. Bioeng., 1996.-V.49.-P.79-86.

93. Van Der Pol L.A., Paijens I., Tramper J. Dextran as protectant against damage caused by sparging for hybridoma cells in a bubble column / J. Biotechnol., 1995.-V.43.-P.103-110.

94. Van der Pol L.A., Beeksma I., Tramper J. Polyethylene glycol as protectant against damage caused by sparging for hybridoma suspension cells in a bubble column /Enz. Microbial Technol., 1995.-V.17.-P.401-407.

95. Murhammer D.W., Goochee C.F. Sparged animal cell bioreactors. Mechanism of cell damage and pluronic F-68 protection / Biotechnol. Prog., 1990.-V.6.-P. 142-148.

96. Jordan M., Sucker H., Einsele A., Widmer F., Eppenburger H.M. Interactions between animal cells and gas bubbles: The influence of serum and Plunic F68 on the physical properties of the bubble surface / Biotechnol. Bioeng., 1994.-V.43.-P.446-454.

97. Michaels J.D., Nowak J.E., Malik A.K., Koczo K., Wasan D.T., Papoutsakis E.T. Analysis of cell-to-bubble attachement in sparged bioreactors in the presence of cell-protecting additives/ Biotechnol. Bioeng., 1995.-V.47.-P.407-419.

98. Ramirez O.T., Mutharasan R. Effect of serum on the plasma membrane fluidity of hydridomas. An insight into its shear protective mechanism / Biotechnol. Prog., 1992.-V.8.-P.40-50.

99. Ю7.Кафаров B.B., Винаров А.Ю., Гордеев JI.C. Моделирование и системный анализ биохимических производств. М.: Лесн. пром-ть.-1985.-280с.

100. Ю8.Музыченко Л.А. Разработка и применение методологии синтеза математических моделей микробиологических процессов / Дисс. докт. техн. наук, 1973-256с.

101. Carlsson В. An introduction to modeling of bioreactors / Math. Program., 1998.- V.36.-P.123-131.

102. О.Бирюков В.В., Кантере В.М. Оптимизация периодических процессов микробиологического синтеза. М.: Наука, 1985. - 296с.

103. Ш.Бирюков В.В. Основы промышленной биотехнологии. М.: КолосС, 2004.-296С.

104. Скороходов А.В. Моделирование мембраных биореакторов / Дисс. канд. техн. наук, 2002.-145с.

105. Колмогоров А.Н. / Докл. Акад. Наук СССР, 1954.-Т.98.-С.527.

106. Kresta S. Turbulence in stirred tanks: anisotropic, approximate, and applied / Can. J. Chem. Eng., 1998.-V. 76.-P.563-576.

107. Sheng J., Meng H., Fox R.O. A large eddy PIV method for turbulence dissipation rate estimation / Chem. Eng. Sci., 2000.-V.55.-P.4423-4434.

108. Deveci H. Effect of particle size and shape of solids on the viability of acidophilic bacteria during mixing in stirred tank reactors / Hydrometallurgy, 2004.-V.71.-P.385-396.

109. Kawase Y., Moo-Young M. Mathematical models for design of bioreactors: application of Kolmogoroff s theory of isotropic turbulence / Chem. Eng. J., 1990.-V.43 .-P.B 19-41.

110. Ikeda K. / J. Tokyo Chem. Soc., 1908.-V.30.-P.820-826.

111. Kinoshita S., Udaka S., Shimono M. Studies on the amino acid fermentation / J. Gen. Appl. Microbiol., Japan, 1957.-V.3.-P.193-205.

112. Delaunay S. Etude et modification du métabolisme central de Corynebacterium glutamicum productrice de glutamate / Thèse INPL, Nancy, 1999.-192 p.

113. Аре Р.Ю., Бекер M.E., Дунце М.Э. Штамм 541-5/47 продуцент глутаминовой кислоты / Авт. Свид. 654681 (СССР).- 1979.

114. Балицкая P.M., Кузнецова Н.Н., Демина Н.Г., Шолин А.Ф. Биосинтез глутаминовой кислоты Corynebacterium glutamicum 3144 на средах смелассами и ее выделение из культуральной жидкости / Прикладная биохимия и микробиология, 1981.-Т.17(1).-С.85-95.

115. Жданова Н.И., Балицкая P.M. Получение и некоторые свойства мутантов, способных продуцировать глутаминовую кислоту на богатых биотином средах/ Биологические науки, 1980.-Т.5.-С.83-90.

116. Котова Г.А., Волкова М.В. Кормовые аминокислоты в сельском хозяйстве СССР / Обзорная информация ВНИИСЭНТИ Главмикро-биопрома, М.-1985.-с. 8-29.

117. Сергеев А.П. Передовой производственный опыт в медицинской промышленности, рекомендуемый для внедрения / Химико-фармацевтический журнал, 1991.-Т.6.-С.4-7.

118. Shiio I., Otsuka S.I., Takanashi М. Effect of biotin on the bacterial formation of glutamic acid. I. Glutamate formation and cellular permeability of amino acids / J. Biochem., 1962.-V.51.-P.56-62.

119. Nunheimer T.D., Birnbaum J., Ihnen E.D., Demain A.L. Product inhibition of the fermentative formation of glutamic acid / Appl. Microbiol., 1970.-V.20.-P.215-217.

120. Способ получения L-глутаминовой кислоты. Патент Франции 1552503, кл. с 12 d.-Bull.off.pr.ind.-1.-176р.-1969.

121. Komatsu Y. Complete lysis of glutamic acid producing bacteria by the use of antibiotics which inhibit the biosynthesis of cell walls / Rep. Ferment. Res. Inst, 1980.-V.54.-P.1-4.

122. Momose H, Takagi T. Glutamic acid production in biotin-rich media by temperature sensitive mutants of Brevibacterium lactofermentum, a novel fermentation process / Agric. Biol. Chem, 1978.-V.42.-P.1911-1917.

123. Sun Z., Yu Z., Yang Y., Jin H., Yan H. Fermentation production of L-glutamic acid from rice hydrolysate by temperature-sensitive mutant Corynebacterium crenatum N1 / Gongye Weishengwu, 1989.-V.19.-P.9-14.

124. Delaunay S., Gourdon P., Lapujade P., Mailly E., Oriol E., Engasser J.M., Lindley N.D., Goergen J.L. An improved temperature triggered process for glutamate production with Corynebacterium glutamicum / Enz. Microbial. Technol., 1999.-V.25.-P.762-768.

125. Uy D. Etude cinétique et métabolique de Corynebacterium glutamicum 2262 au cours de la fermentation glutamique: instabilité de la production de glutamate en procédé continu thermo-induit / Thèse INPL, Nancy, 2003.-205p.

126. Uy D., Delaunay S., Germain P., Engasser J.-M., Goergen J.-L. Instability of glutamate production by Corynebacterium glutamicum 2262 in continuous culture using the temperature-triggered process / J. Biotechnol., 2003.-V. 104.-P.173-184.

127. Attwood P.V. The structure and the mechanism of action of pyruvate carboxylase / Int. J. Biochem. Cell. Biol. 1995.-V.27.-P.231-249.

128. Takinami K., Yamada Y., Okada H. Biochemical effects of fatty acid and its derivatives on L-glutamic acid fermentation / Agr. Biolog. Chem., 1966.-V.30.-P.674-682.

129. Hoischen C., Kràmer R. Evidence for an efflux carrier system involved in the section of glutamate by Corynebacterium glutamicum / Arch. Microbiol., 1989.-V. 151 .-P.342-347.

130. Das K., Anis M., Azemi B.M.N. Fermentation and recovery of glutamic acid from paste waste hydrolysate by ion-exchange resin column / Biotechnol. Bioeng., 1995.-V.48.-P.551-555.

131. Huchenq A., Marquet M., Welby M., Montrozier H., Goma G., Laneele G. Glutamate excretion triggering mechanism: a reinvestigation of the surfactant-induced modification of cell lipids / Ann. Microbiol. (Inst. Pasteur), 1984.-V.135.-P.53-67.

132. Marquet M., Uribelarrea J.L., Huchenq A., Laneelle G., Goma G. Glumatic excretion by Corynebacterium glutamicum: a study of glutamate accumulation during a fermentation course / Appl. Microbiol. Biotechnol., 1986.-V.25.-P.220-223.

133. Еникеев Э.Ш. Изучение биосинтеза L-глутаминовой кислоты в условиях интенсивного массообмена / Дисс. канд. биол. наук, 1991.-131с.

134. Goergen J.L., Debay F., Engasser J.M. Contraintes physiologiques favorables a la surproduction d'acide glutamique par Corynebacteries / "Physiologie microbienne et procèdes industriels", Société Française de Microbiologie, Paris, 1997.-P.105-114.

135. Kanzaki T., Okazaki H., Sugawarw A., Fukuda H. L-glutamic acid fermentation. Part IV. The relation between the cellular fatty acid contents and the productivity of L-glutamic acid / Agr. Biolog. Chem., 1967.-V.31.-P.1416-1420.

136. Dubreuil P. Cinétiques et modélisation de la fermentation glutamique / Thèse INPL, Nancy, 1985.-175p.

137. Dominguez H., Nezondet C., Lindley N.D., Cocaign M. Modified carbon flux during oxygen limited growth of Corynebacterium glutamicum and the consequences for amino acid overproduction / Biotechnol. Lett., 1993.-V.15.-P.449-454.

138. Crueger W., Crugeger A. Amino acids / "Biotechnology: a textbook of industrial microbiology" (T.D. Brock ed.), Science tech, Madison, 1984.-V.127.-P.127-147.

139. Leyval D., Debay F., Engasser J.M., Goergen J.L. Flow cytometry for the intracellular pH measurement of glutamate producing Corynebacterium glutamicum / J. Microbiol. Meth., 1997.-V.29.-P. 121-127.

140. Шлегель Г. Общая микробиология / Пер. с нем. М.: Мир, 1987.-567с.

141. Gourdon P., Lindley N.D. Metabolic analysis of glutamate production by Corynebacterium glutamicum / Metab. Eng., 1999.-V.1.-P.224-231.

142. Péquignot С. Caractérisation de la croissance de Corynebacterium melassecola ATCC 17965 en cuve agitée aérée sur différents milieux de culture Determination des flux métaboliques / Thèse Université d'Auvergne, Clermont-Ferrand, 1995.-175p.

143. Peters-Wendisch P.G., Wendisch V.F., Paul S., Eikmanns B.J. and Sahm H. Pyruvate carboxylase as an anaplerotic enzyme in Corynebacterium glutamicum / Microbiology, 1997.-V.143.-P.1095-1103.

144. Peters-Wendisch P.G., Kreutzer C., Kalinowski J., Patek M., Sahm H., Eikmanns B.J. Pyruvate carboxylase from Corynebacterium glutamicum: characterization, expression and inactivation of the рус gene / Microbiology, 1998.-V.144.-P.915-927.

145. Грачева И.М., Иванова Jl.А., Кантере B.M. Технология микробных белковых препаратов, аминокислот и биоэнергия / 2-е изд., перераб. и доп. М.: Колос, 1992. - 383с.

146. Tesch M., Eikmanns В.J., De Graaf A.A., Sahm H. Ammonia assimilation in Corynebacterium glutamicum and a glutamate desydrogenase-deficient mutant/Biotechnol. Lett., 1998.-V.20.-P.953-957.

147. Bona R., Moser A. Modelling of growth of Corynebacterium glutamicum under biotin limitation / Bioproc. Eng., 1997a.-V.17.-P. 121-125.

148. Bona R., Moser A. Modelling of the L-glutamic acid production with Corynebacterium glutamicum under biotin limitation / Bioproc. Eng., 1997b.-V.17.-P.139-142.

149. Khan N. S., Mishra I. M., Singh R. P., Prasad B. Modeling the growth of Corynebacterium glutamicum under product inhibition in L-glutamic acid fermentation / Biochem. Eng. J., 2005.-V.25.-P.173-178.

150. Zhang X.-W., Sun T., Sun Z.-Y., Liu X., Gu D.-X. Time-dependent kinetic models for glutamic acid fermentation / Bioproc. Eng., 1997c.-V.17.-P.126-135.

151. Gebicke K.W., Johl H J., Sternad W., Trosch W., Chmiel H. Application of modeling and simulation for optimization of a continuous fermentation process / European symposium on computer aided process engineering-2, 1994.-P.S177-S182.

152. Kuehm N. Modélisation cinétique et métabolique de Corynebacterium glutamicum: croissance sous stress osmotique et production de glutamate. Thèse INPL, 1996.

153. Takaç S., Calik G., Mavituna F., Dervakos G. Metabolic flux distrbution for optimized production of L-glutamate / Enz. Microbial Technol., 1998.-V.23.-P.286-300.

154. Cocaign-Bousquet M., Monnet С., Lindley N.D. Batch kinetics of Corynebacterium glutamicum during growth on various carbon substrates: use of substrates mixtures to localise bottlenecks / Appl. Microbiol. Biotechnol., 1993.-V.40.-P.526-530.

155. Von der Osten C.H., Gioannetti C., Sinskey A.J. Design of a defined for growth of Corynebacterium glutamicum in which citrate facilitates iron uptake / Biotechnol. Lett., 1989b.-V.l 1-P.l 1-16.

156. Pignot R. Etude de l'influence de la biotine et la température sur la production d'acide glutamique chez une souche thermosensible de Corynebacterium glutamicum / DEAINPL, Nancy, 1996.

157. Lapujade P., Goergen J.-L., Engasser J.-M. Glutamate excretion as a major kinetic bottleneck for the thermally triggered production of glutamic acid by Corynebacterium glutamicum / Metabolic Eng., 1999.-V.1.-P.255-261.

158. Gayen K., Venkatesh K.V. Quantification of cell size distribution as applied to the growth of Corynebacterium glutamicum / Microbiol. Research, 2007, in press.

159. Нижегородова T.A., Гусева E.B., Меньшутина H.B., Будран Ж., Горжен Ж-Л., Гедон Э., Делонэ С., Фурнье Ф. Математическое моделирование производства L-глутаминовой кислоты / Известия ВУЗов. Химия и химическая технология, 2007.-Т. 50(10).-С. 93-98.