Масштабирование процесса микробиологического синтеза рекомбинантных белков: на примере получения рекомбинантного человеческого α2-интерферона тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.17.08, кандидат технических наук Казеев, Илья Владимирович

• Казеев, Илья Владимирович
• кандидат технических наук
• 2009

Оглавление диссертации кандидат технических наук Казеев, Илья Владимирович

Введение.

1. Литературный обзор.

1.1. Процесс культивирования микроорганизмов.

1.2. Микробиологическое производство белка а2-интерферона.

1.2.1. Пути развития и современное состояние производства.

1.2.2. Фармакологические свойства.

1.3. Моделирование кинетики процессов периодической ферментации, протекающих в биохимических реакторах.

1.4. Массообмен в биореакторах с механическим перемешиванием и аэрацией.

1.5. Масштабирование биохимических реакторов.

1.6. СРБ-моделирование гидродинамики биохимических реакторов.

Постановка задачи.

2. Экспериментальные исследования.

2.1. Материалы и методы.52,

2.1.1. Характеристика микроорганизмов.

2.1.2. Аналитические методы измерения параметров культивирования.

2.1.3. Эксперименты в колбах.

2.1.4. Культивирование в лабораторном ферментёре Е1ес1то1их® объёмом 15 литров.

2.1.5. Исследование потребления компонентов питательной среды.

2.2. Результаты и их обсуждение.

2.2.1 Эксперименты в колбах.

2.2.2. Культивирование в лабораторном ферментёре Е1есйо1их® объёмом 15 литров.

2.2.3. Результаты аминокислотного анализа питательной среды.

3. Анализ экспериментальных данных методами статистики и методика масштабирования

3.1. Методика масштабного перехода и моделирования.

3.2. Статистическая обработка полученных результатов.

3.2.1. Расчет коэффициентов уравнения регрессии.

3.2.2. Дисперсия воспроизводимости процесса.

3.2.3. Определение значимости коэффициентов регрессии.

3.2.4. Проверка адекватности математической модели.

3.2.5. Поверхность отклика.

3.3. Определение дыхательного коэффициента (RQ) с помощью газового масс-спектрометра ProLine 2000®.

3.4. Расчёт коэффициента массопередачи (kLa).

3.5. Оценка оптимальных условий проведения процесса культивирования в 70 и 300 литровом биохимических реакторах.

3.6. Масштабирование с использованием коэффициента массопередачи по кислороду.ЮЗ

3.7. Культивирование в аппарате объёмом 70 литров.Ю

4. Математическое моделирование процессов гидродинамики в биохимическом реакторе и создание кинетической модели процесса.ИЗ

4.1. Моделирование гидродинамики процесса.ИЗ

4.1.1. Моделирование гидродинамики исследуемых биохимических реакторов с использованием программного пакета Fluent.

4.1.2. Результаты расчёта уравнений модели.

4.2. Разработка математической модели процесса культивирования.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Масштабирование процесса микробиологического синтеза рекомбинантных белков: на примере получения рекомбинантного человеческого α2-интерферона»

В настоящее время биотехнология всё активнее замещает химическое производство: это получение химических соединений, лекарственных веществ, новых видов топлив, решение экологических проблем. Биотехнологические процессы составляют 40% химико-фармацевтического производства, и этот процент растёт за счёт создания последнего поколения лекарственных препаратов на основе белков. Таким образом, представляется актуальным развитие и дополнение существующих методик расчёта и масштабирования биохимических реакторов с учётом возможностей нового аналитического оборудования и вычислительных мощностей компьютеров.

Развитие биотехнологии в области производства препаратов медицинского назначения на сегодняшний день достигло больших успехов. Получение большинства антибиотиков, ферментов, гормонов для химико-фармацевтической промышленности осуществляется биотехнологическим способом. Переход от химического синтеза к биологическому позволил сократить количество вредных веществ, выделяемых в атмосферу, снизил энерго- и ресурсозатраты, уменьшил общий цикл производства. Всё это позволило биотехнологии выделиться в отдельное направление в химико-фармацевтической отрасли и занять лидирующее место.

В связи с бурным развитием таких наук как генетика, молекулярная биологии и биотехнология, человек смог больше узнать о структуре и внутреннем устройстве живых клеток. Создание нового направления в фармацевтической промышленности - генетической инженерии стало возможным благодаря разработке методов изменения генетического аппарата клеток, позволяющих вводить в них чужеродные гены, клонировать их, экспрессировать и получать биосинтетические белки в необходимом количестве. Результатом развития учений об изменении генетической информации организмов стало обеспечение здравоохранения современными терапевтическими вакцинами, интерферонами, колониестимулирующими факторами и многими другими лекарственными препаратами.

В качестве объекта для исследования механизмов накопления белков в клетках, а также для осуществления масштабного перехода был выбран процесс синтеза рекомбинантного человеческого а2-интерферона клетками, получаемый методами генной инженерии из бактериальных клеток Escherichia coli. Для изучения процесса культивирования, оптимизации параметров ведения процесса и последующего переноса технологии в промышленность был использован системный подход, позволивший связать разработку новой технологии с использованием рекомбинантных штаммов-продуцентов в различных объёмах и определить пути активного воздействия на процесс с развитием методики масштабирования, т.е. определить связи между явлениями, происходящими на разных уровнях иерархии.

Спектр заболеваний, при которых назначают препараты интерферонов, достаточно большой. Универсальность и безопасность данных лекарственных средств обеспечили интерферонам прочное место на рынке фармацевтических препаратов. В России большое количество таких лекарственных средств представлено исключительно образцами иностранного производства, что, зачастую, делает эти препараты недоступными для широкого круга пациентов, поэтому разработка и создание более дешёвых и доступных отечественных генно-инженерных препаратов на основе интерферонов носит не только научно-прикладной, но и стратегический характер в масштабах всей страны. Осуществление масштабного перехода технологии культивирования с лабораторных установок на аппараты промышленных объёмов позволит в кратчайшие сроки наладить производство собственных препаратов на основе рекомбинантных белков. Использование методов математического моделирования не только ускорит решение задачи проектирования производства, но и позволит оптимизировать работу действующих установок.

Диссертационная работа представлена в четырёх главах и посвящена моделированию и разработке промышленной технологии культивирования прокариотических штаммов-продуцентов на примере культивирования бактерии Escherichia coli, синтезирующей рекомбинантный человеческий а2-интерферон.

В первой главе - литературном обзоре - приведены общие сведения о процессах культивирования микроорганизмов, продуцирующих белки. Рассмотрены основные компоненты, участвующие в процессе культивирования клеток в биохимических реакторах. Дан обзор современных подходов к изучению процессов, протекающих внутри биореактора, а также химических реакций, происходящих внутри клеток, созданных на основе рекомбинантных ДНК.

Рассмотрена история и современное состояние производства интерферонов. Приведены примеры применения интерферонов в лечении заболеваний человека. Рассмотрены вопросы роста микроорганизмов, продуцирующих белки, на различных субстратах. Освещены вопросы математического моделирования кинетики процессов, происходящих внутри биохимических реакторов. Описаны основные подходы, применяемые при масштабном переходе от лабораторных аппаратов меньшего объёма к промышленным установкам.

В соответствии с целью работы и на основании выводов, сделанных в результате анализа литературы, была сформулирована постановка задачи исследования и намечены этапы ее решения.

Вторая глава работы посвящена системному анализу процесса производства белка бактериальными клетками. Приведены результаты экспериментальных исследований, которые проводились по нескольким направлениям: исследование метаболизма штамма-продуцента; исследования процесса культивирования в качалочных колбах и лабораторном ферментёре (объёмом 15литров), дан комплексный анализ свойств получаемой биомассы и состава культуральной среды. В качестве объекта исследований использовали штамм E.coli SGK25/pIF TREN с конститутивным типом экспрессии рекомбинантного альфа-2 интерферона, созданного в ЗАО «Биокад» на основе штамма SG20050, рекомбинантной плазмидой pIF TREN. Экспериментальные и аналитические исследования позволили выявить взаимосвязь между физиологией микроорганизмов и условиями культивирования, благодаря чему удалось подобрать диапазон работы промышленного аппарата (объёмом 300 литров).

Третья глава посвящена разработке методики масштабного перехода от лабораторных установок (объёмом 15 литров) к аппаратам полупромышленного (70 литров) и промышленного (300 литров)типов. Использование современного аналитического оборудования такого как газовый масс-спектрометр для определения состава паровоздушной смеси в ферментёре в режиме реального времени, позволило исследовать: 1) динамику потребление клетками кислорода; 2) скорость выделения углекислого газа; 3) вычислить дыхательный коэффициент биореактора (RQ) и коэффициент массопередачи кислорода. Полученные данные были использованы при проверке адекватности математической модели.

В основу математического описания легли основные принципы и стратегия системного анализа к математическому моделированию химико-технологических систем и процессов, разработанных академиком В.В. Кафаровым. Адекватность математической модели была определена сопоставлением расчетных и экспериментальных данных при культивировании исследуемого штамма на установке промышленного масштаба (объёмом 300 литров).

Четвертая глава посвящена описанию процесса моделирования гидродинамики в биохимических реакторах в программном пакете Fluent и разработке математической модели кинетики процесса.

Автор выражает глубокую благодарность руководителям работы: д.т.н., профессору Н.В. Меныпутиной; д.м.н., зам. Генерального директора ОП ЗАО «Биокад» Денисову JI.A.; Генеральному директору ЗАО «Биокад» Морозову Д.В.; заведующему опытно-промышленной биотехнологической лабораторией ОП ЗАО «Биокад», к.т.н. Чугунову A.M., заведующей лабораторией физиологии микроорганизмов к.б.н. Гончаровой О.В., с.н.с. Ефанову Ю.Г., сотрудникам ОП ЗАО «Биокад» за консультации и помощь в проведении экспериментальных исследований, а также сотрудникам и аспирантам научной группы, принимавших участие в обсуждении данной работы.

1. Литературный обзор

Заключение диссертации по теме «Процессы и аппараты химической технологии», Казеев, Илья Владимирович

Выводы по работе

1. Предложена схема и алгоритм масштабирования процессов культивирования в биохимических реакторах, объединяющая в себе несколько подходов (критериальный, статистический, модельный), и позволяющая использовать возможности нового аналитического оборудования для контроля за биотехнологическими процессами в режиме он-лайн с возможностью более точного определения таких важных характеристик процесса как количество потребляемого кислорода клетками и дыхательного коэффициета биореакторов.

2. Оптимизированы основные параметры микробиологического синтеза штамма E.coli, продуцирующего рекомбинантный человеческий а2-интерферон, при росте на сложных многокомпонентных средах, и выявлены основные факторы, определяющие течение процесса.

3. По предложенной методике масштабирования осуществлен масштабный перенос технологии культивирования процесса биосинтеза рекомбинантного белка а2-инте|

4. Благодаря использованному в работе газовому масс-спектрометру ProLine 2000 для анализа отходящей смеси газов из биохимического реактора, был определён дыхательный коэффициент. Полученные результаты подтвердили справедливость предположений и рассчитанных значений при масштабировании процесса.

5. Разработана математическая модель кинетики процесса микробиологического синтеза и программное обеспечение, позволяющие определять максимальный выход белка при различных режимах работы аппарата и уточнять параметры ведения культивирования при различных начальных условиях.

6. Для анализа гидродинамики в биохимическом реакторе был использован программный пакет Fluent, позволяющий оценить гидродинамическую обстановку в аппаратах объёмами 15, 70 и 300 литров.

135

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Казеев, Илья Владимирович, 2009 год

1. Кондратьева Т.С. Технология лекарственных форм М.: Медицина, 1995.-57 с.

2. Муравьёв И.А. Технология лекарственных форм: Учебник для учащихся фармацевтических училищ. М.: Медицина, 1988 г. 13, 35 с.

3. Бирюков В.В. Основы промышленной биотехнологии. М.: Колосс, 2004. - 296 с.

4. Николаев П.И. Аппаратурное оформление промышленных процессов микробиологического синтеза // Журнал всесоюзного химического общества им. Д.И.Менделеева. -1972. -Т. 17, №5. — С. 504-569.

5. Рубан Е.А., Абрамов А.Б., Соловьев Б.В., Назаркина П.И., Письменный В.В, Опыт использования АСУ ТП при культивировании клеток животных. Сборник научных трудов «Научные основы производства ветеринарных биопрепаратов». М.: 1989. - С. 33-38.

6. Уэбб Ф.Ч. Биохимическая технология и микробиологический синтез.-М.: Медицина.-1969. 630с.

7. Виестур У.Э., Швинка Ю.Э., Рикманис M.A. Биоэнергетические и аппаратурные аспекты создания энергосберегающих систем ферментации // Биотехнология.- 1988. Т. 4, № 2. - С. 235-243.

8. Виестур У.Э., Долгицер Н.С. Способы культивирование микроорганизмов и аппараты.- М.: 1972. — 81с.

9. Данквертс П.В. Газо-жидкостные реакции. М.: Химия, 1973. — 296 с.

10. Калунянц К.А., Голгер Л.И., Балашов В.Е. Оборудование микробиологических производств. — М.: Агропромиздат, 1987. 398 с.

11. Кафаров В.В. Основы массопередачи. М.: Высшая школа, 1972. -496с.

12. Каркмасова М.А., Баснакьян И. А., Мельникова С. А. Фазовое культивирование микроорганизмов // Микробиология.- 1985.- № 2. С. 105109.

13. Николаев А.Н., Воинов Н.А., Емельянов В.М. Интенсификация процессов микробного синтеза в пленочных аппаратах // Биотехнология. — 2000. №6. - С . 75-79.

14. Weber J., Kayser A. Metabolic flux analysis of Escherichia coli in glucose-limited continuous culture. II. Dynamic response to famine and feast, activation of the methylglyoxal pathway and oscillatory behavior // Microbiology. 2005. -№151. P. 707-716.

15. Штербачек 3., Тауск П. Перемешивание в химической промышленности. -М.: ГХИ,- 1963.-416с.

16. Кафаров В.В., Винаров А.Ю., Гордеев JI.C. Моделирование биохимических реакторов. М., Лесная промышленность, 1979. 268 с.

17. Бирюков В.В., Кантере В.М. М. Оптимизация периодических процессов микробиологического синтеза., Наука, 1985 г.

18. Лацис Я.Я., Селга С.Э., Завелис Я.З., Ясович М.Я., Базилевич Я.Л. Регулятор скорости вращения мешалки пилотных и промышленных ферментеров // В кн. Ферментационная аппаратура. Рига. 1980. — С.72-77.

19. Huanga W.-C., Chenb S.-J., Chena T.-L. The role of dissolved oxygen and function of agitation in hydraluronic acid fermentation. // Biochem. Eng. J. 2006. -V.32. P. 239-243.

20. Bajpai R.K., Reuss M. Compling of mixing and microbial kinetics for evaluating the performance of bioreactors // Can.J.Chem.Eng. 1982.- Vol.60, №3. -P.384-392.

21. Рубан Е.А., Кафаров В.В., Ворошилова JI.A. Аэрация и перемешивание в процессе биосинтеза антибиотиков // Доклад на симпозиуме стран СЭВ.-М.: 1968.-С.10-16.

22. Рубан Е.А., Кафаров В.В., Былинкина Е.С. Исследование перемешивания в аппаратах для биосинтеза антибиотиков // Хим.фарм.журнал. — 1969.- №6. С.33-38.

23. Рубан Е.А. Анализ условий гидродинамики на биосинтез антибиотиков. Сборник докладов конференции молодых специалистов Москворецкого района. -М.: 1970. -С.7-9.

24. Дубинина Г.П. Управление культивированием патогенных микроорганизмов // Микробиология.- 1982. -№12. С. 40-44.

25. Pharmaceutical process scale-up // Edited by Levin M. -New York and Basel: Marcel Dekker Inc., 2002. 564 p.

26. Рубан E.A., Кафаров B.B. Анализ процесса перемешивания в ферментерах при биосинтезе антибиотиков: Тезисы Всесоюзной конференции по биоинженерии «Инженерные проблемы микробиологического синтеза». -М.: 1968.-С.13-17.

27. Antoniewicz M.R., Kraynie D.F. Metabolic flux analysis in a nonstationary system: fed-batch fermentation of a high yielding strain of E. coliproducing 1,3-propanediol. // Metab. Eng. 2007. V.9. P. 277-292.

28. Уонг Д., Кооней Ч., Демайн А., Дуннеп Р., Хемпри А., Лолли М. Герметизация и технология ферментов. М.: Пищевая промышленность.-1983. -336 с.

29. Телишевская Л.Я., Трусова Л.И. Значение углеводов для роста Listeria monocytogenes и Erysipelothrix insidiosa. // Труды Всесоюзного государственного научно-контрольного института ветпрепаратов. 1974. -Т.20.-С. 251-254.

30. Работнова И. Л. Физиология микроорганизмов и управляемое культивирование // Успехи микробиологии. -1990. -№24. С. 88-97.

31. Перт С.Дж. Основы культивирования микроорганизмов и клеток. -М.:Мир, 1978.-331С.

32. Петрова Т.А., Степанова Н.В. Интермедиальные модели роста микроорганизмов // Микробиология. -1990. -Т.59, №1. — С. 43-51.

33. Масштабный переход в химической технологии. / Под ред. А.М.Розена. -М.: Химия, 1980.-319с.

34. Maranga, L., Cunha А., demente J., Cruz P., and Carrondo M. J. T. Scale-up of Virus-like Particles Production: Effects of Sparging, Agitation and Bioeractor Scale on Cell Growth, Infection Kinetics and Productivity. Biotechnol. 2004. 107: 55-64.

35. Badino Jr, А. С., M. C. R. Facciotti, and W. Schmidell. 2001. Volumetric Oxygen Transfer Coefficients (kLa) in Batch Cultivations involving Non-Newtonian Broths. Biochem. Eng. 8: 111-119.

36. Martinov, M., and S. D. Vlaev. 2002. Increasing Gas-Liquid Mass Transfer in Stirred Power Law Fluids by Using a New Saving Energy Impeller. Chem. Biochem. Eng. 16: p. 1-6.

37. Chisti Y.: Build better industrial bioreactors. Chem. Eng. Progress 88, 1992 P. 55-58.

38. Kling К., Mewes D. Two-colour laser induced fluorescence for the quantification of micro- and macromixing in stirred vessels // Chem. Eng. Sei. -2004. V.59. P.1523-1528.

39. Бекер M.E., Лиепинып Т.К., Райпулис Е.П. // Биотехнология. М.: Агропромиздат, 1990 г. - сс. 193-195.

40. Пасет Б.В., Кузнецова Т.Е. Основы химической технологии — СПб, 1996 г.-24 с.

41. Srivastava P., Bhattacharaya Р., Pandey G., Mukherjee K.J. Overexpression and purification of recombinant human interferon alpha2b in Escherichia coli., Protein Expression and Purification, 41. 2005, 23-37 p.

42. Fersht A.R. Biophysical Analysis of the Interaction of Human Ifnar2 Expressed in E. coli with IFNa2. Mol. Biol. -2002, P. 68.

43. Любецкая A.B., Рубанов Л.И., Гельфанд М.С. Применение потоковой модели для изучения метаболизма Escherichia coli. М. Биохимия, Т 71, вып. 11.2004.-С. 34-45.

44. Arratia P.E., Lacombe J.P., Shinbrot Т., Muzzio F.J. Segregated regions in continuous laminar stirred tank reactors // Chem. Eng. Sei. 2004. P. 1481-1490.

45. Алюшин M.T. Актуальные проблемы фармацевтической технологии. М.: Медицина, 1994 г. 43 с.

46. Гавриков A.B. Оптимизация биотехнологического производства субстанций рекомбинантных интерферонов человека для создания на их основе препаратов ветеринарного назначения: Автореф. дисс. . канд. биол. наук. Москва, 2005. - 13 с.

47. Korz D.J. «Simple fed-batch technique for HCDC of E. coli». Journal of biotechnology, 1995, 19-22 pp.

48. Патрушев Л.И. «Экспрессия генов», «Наука», 2000, - 348 с.

49. Ki Jun Jeong. «Enhanced production of recombinant proteins in E. coli». Applied and environmental microbiology, 2003, 20 pp.

50. Kilander J., Blomstrom S., Rasmuson A., Scale up behaviour in stirred square floculation tanks // Chem. Eng. Sei. 2007. 62. P. 1606-1618

51. Kane, J.K. and Hartley, D.L. Properties of recombinant protein- containing inclusion bodies in E. coli. In Purification and Analysis of Recombinant Proteins (R. Seetharam and S.K. Sharma, eds.). Marcel Dekker, New York, 1991. P. 121-145.

52. Patent US 4,962,091 October 9. Controlled release of macromolecular polypeptides. Eppstein; Deborah A. (Palo Alto, CA); Schryver; Brian B. (Redwood City, CA), 1990;

53. Rocha I. Optimisation methods for improving fed-batch cultivation of E. coli producing recombinant proteins. Center of biological engineering, 2002, - 172 pp.

54. Patent US 4,737,462 April 12. Structural genes, plasmids and transformed cells for producing cysteine depleted muteins of interferon-.beta. Mark; David F. (Hercules, CA); Lin; Leo S. (Fremont, CA); Yu Lu; Shi-Da (Oakland, CA), 1988.

55. Жибурт Е.Б. Трансфизиология: учебник. СПб: Питер, 2002 г. - 736 с.

56. Xiao-Ming Yang, Lun Xu, Lee Eppstein. Production of recombinant human interferon-al by Escherichia coli using a computer-controlled cultivation process. Journal of Biotechnology, 23, 2003, P. 45-50.

57. Creighton, Т.Е. Proteins: Structures and Molecular Properties, 2nd eds., W.H. Freeman, New York. 1993. P. 293-296.

58. Скоупс P., Якубке Х.-Д., Ешкайт X. Аминокислоты, пептиды, белки. Методы очистки белков. М., 1985. 250 с.

59. Киселёв О.И., Ершов Ф.И., Деева Э.Г. Гамма-интерферон: новый цитокин в клинической практике «Ингарон». М. - СПб. Компания «Димитрейд График Групп», 2007. - 462 с.

60. Alibek К., Liu Ge. Biodefense shield and avian influenza. Emerging infections Diseases. 2006, Vol. 12, p. 873 875.

61. Ершов Ф.И. Антивирусные препараты/Справочник 2-ое издание/ «Геотар-Медиа».- М., 2006, 312 с.

62. Pestka S., Krause C.D., Walter M.R. Interferons, interferon-like cytokines, and their receptors. Immunol Rev., 2004, Vol. 202, p. 8-32.

63. Покровский В.И. Грипп птиц: происхождение инфекционных биокатастроф. Изд. «Росток». СПб., -2005, - 266 стр.

64. Barchet W., Cella М., Colonna М. Plasmacytoid dendritic cells-virus experts of innate immunity. Semin Immunol. 2005 Aug.; 17(4), p. 253-261.

65. Щегловитова O.H. Вопросы вирусологии. Обзор. 2005, 50, 5, с. 4-9.

66. Симбирцев А.С. Иммунология, 2005, №6, с. 368-384.

67. Badriashvili N.R., Chakhunashvili G.S./Interferon system in children with cystic fibrosis // Georgian MedNews-2006, Jul.-V. 136.-p. 7-74.

68. Spencer Т.Е., Johnson G.A., Bazer F.W. at al. Pregnancy recognition and conceptus implantation in domestic ruminants: roles of progesterone, interferons and endogenous retroviruses // Reprod Fertil Dev.-2007- Vol.l9(l).-p. 65-78.

69. Platanias L.C. Mechanisms of type-I and type-II interferon-mediated signaling. Nature reviews immunology, 2005. Vol.5, no. 5, p.375-386.

70. Горячева Л.Г. Терапия вирусных гепатитов у детей с использованием препаратов различного механизма действия // Вестник Санкт-Петербургской государственной медицинской академии им. И.И. Мечникова-2006. №4. -186 с.

71. Глумсков В. Мировой фармацевтический рынок: состояние и тенденции. «Эксперт Казахстан» №20 (122), 2007. — 120 с.

72. Аналитический обзор фармацевтического рынка. М.: ЦМИ «Фармэксперт», №5, 2007 г. 29 с.

73. Аналитический обзор фармацевтического рынка. М.: ЦМИ «Фармэксперт», №9, 2007 г. 71 с.

74. Кафаров В.В., Дорохов И.Н. Системный анализ процессов химической технологии. Топологический принцип формализации. - М.: Наука, 1979. - 394 с.

75. Лапшенков Г.И., Зиновкина Т.В., Харитонова Л.Ю. Выбор режима культивирования аэробных микроорганизмов с учетом степени устойчивости процесса. Биотехнология, 2002, № 6.-160 с.

76. Нигматулин Р.И. Механика гетерогенных сред. -М.: Наука, 1978.-336 с.

77. Рудобашта С.П. Массоперенос в системах с твердой фазой. -М.: Химия, 1980.-248 с.

78. Лайтфут Э. Явления переноса в живых системах. -М: Мир, 1977. 520 с.

79. Бекер М.Е., Рапопорт А.И., Калакуцкий Л.В. и др. Торможение жизнедеятельности клеток / Под общ. ред. Бекера М.Е. -Рига: Зинатне, 1987.-239 с.

80. Бирюков В.В., Кантере В.М. Оптимизация периодических процессов микробиологического синтеза.- М.: Наука, 1985. 292с.

81. Винаров А.Ю., Кафаров В.В., Гордеев Л.С. Перемешивание на микро-и макроуровнях в процессах ферментации. Обзор —- М.: ОНТИТЭИмикробиопром. 1974. - 70с.

82. Винаров А.Ю., Кафаров В.В., Гордеев Л.С. и др. Ферментеры колонного типа для микробиологических процессов.- М.: 1976. — 48 с.

83. Карпов A.M., Саруханов A.B. Физико-химические характеристики продуктов микробиосинтеза. -М.:ВНИИСЭНТИ, 1984. -60 с.

84. Dhotre М.Т., Joshi J. В. Design of a gas distributor: Three dimensional CFD simulation of a coupled system consisting of a gas chamber and a bubble column. // Chem. Eng J. 2007.(125). P. 149-163.

85. Работнова И.Л., Минкевич И.Г. Лимитирование и ингибирование процессов роста и микробиологического синтеза // Пущино. 1976.-208с.

86. Лисенков А.Н., Чумаков М.П., Миронова Л.Л. Системный подход к статистическому анализу и оптимизации процессов биотехнологического производства вакцин // Биотехнология.- 1990. -№ 6. — С. 77-82.

87. Марцулевич H.A., Порото дьяконов И.О., Романков П.П. Масштабный переход при моделировании массообменных процессов в аппаратах сидеальным перемешиванием диспергированной фазы // ТОХТ. -1984. -T.XVIII, №1.-С.З-7.

88. Мельник Н.В. Разработка, усовершенствование и оптимизация промышленных технологий производства диагностикумов и противобактерийных вакцин // Дис. доктора ветеринарных наук. Щелково.-1997.- 280с.

89. Рубан Е.А., Гайденко В.П., Веселов И .Я., Грачева И.М., Уваров И.П. Влияние аэрации и перемешивания на культивирование в ферментерах различной емкости // Микробиологическая промышленность. -1974. -№4. -С.42-44.

90. Palaeht К. MaBstalsiibertragung fur Fest-Flussing Drehscheibenextraktoren bei Euisat zur Extraktion von Biomassen // Abh. Akad. Wiss. DDR Abt. Math, Naturwiss, Techn. 1982.- № 2. - P. 265-292.

91. Sanchez A.M., Bennett G.N., San K.-Y. Efficient succinic acid production from glucose through overexpression of pyruvate carboxylase in an Escherichia coli alcohol dehydrogenase and lactate dehydrogenase mutant. // Biotechnol. Progr.2005. P. 358-365.

92. Wolf K.H. Methoden de MaBstabsubertragug-ihre Möglichkeiten und Grenzen bei fermentativer Prozeassen // Abh. Akad. Wiss DDR. Abt. Math. Naturwiss, Techn. -1981. -№ 3. P. 459-469.

93. Schumpe A., Deckwer W.D. Estimation of 02, C02 solubilities in fermentation media// Biotechn. and Bioeng. -1979.- Vol. 21, №6. -P.1075-1078.

94. Ахназарова C.JI., Кафаров B.B. Методы оптимизации эксперимента в химической технологии: Учеб. пособие для хим.-технол. спец. вузов. М.: Высш. шк., 1985.

95. Nesterov B.F., Vershov D.S., Siborov E.A. Control of the multicomponent gaseus medium in laboratory fermentation apparatus // In.Sth. L-t. Ferment.Sym/Berlin.-1976.-P.26-41.

96. Fabrice G., Christian T. Mixing in industrial Rushton turbine-agitated reactors under aerated conditions.// Chem. Eng. Process. 2003. V.42. P. 373-386.

97. Arratia P.E., Kukura J., Lacome J., Muzzio F.J. () Mixing of Shear Thining Fluids with Yield Stress in stirred tanks. // A.I.Ch.E. J. 2006. - V.52. P. 23102322.

98. Fireoved R.L. Mutharasen R. Meoserment of gas-phase oxyden concentrations with oxyden electrode // Biotechn. and Bioeng. -1982. №9. -P.2109-2113.

99. Alexopoulos H., Maggioris D., Kiparissides C. CFD analysis of turbulence nonhomogeneity in mixing vessels: A two-compartment model. // Chem. Eng. Sci. 2003. P. 1735-1752.

100. Levenspiel O., Chemical Reaction Engineering, 2d ed.3 John Wiley and Sons, Ins., New Jork.- 1972. - 480 p.

101. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. М.: Госхимиздат, 1960. 277 с.

102. Павлов К.Ф. Примеры и задачи по курсу «Процессы и аппараты химической технологии»: учеб.пособие / П.Г. Романков, А.А. Носков М.: РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2004. - 576 с.

103. Aguiar, W.B., Faria, L.F., Couto, M.A.P.G., Araujo, O.Q.F., Pereira, N., Growth model and prediction of oxygen transfer rate for xylitol production from D-xylose by C. guilliermondii. 2002. Biochemical Engineering Journal 12, P. 4959.

104. Dhanasekharan, K.M., Sanyal, J., Jain, A., Haidari, A. A generalized approach to model oxygen transfer in bioreactors using population balances and computational fluid dynamics. Chemical Engineering Science: 2005. 60, P. 213— 218.

105. Garcia-Ochoa, F., Gormez, E. Theoretical prediction of gas-liquid mass transfer coefficient, specific area and hold-up in sparged stirred tanks. Chemical Engineering Science. 2004. 59, P. 2489-2501.

106. Garrido-Vidal, D., Pizarro, C., Gonzarlez-Saiz, J.M. Study of process variables in industrial acetic fermentation by a continuous pilot fermentor and response surfaces. Biotechnology Progress. 2003. 19, P. 1468-1479.

107. Gormez, E., Santos, E.V., Alcon, A., Martin, A.B., Garcia-Ochoa F. Oxygen-Uptake and mass-transfer rates on the growth of Pseudomonas putida CECT5279: influence on biodesulfurization (BDS) capability. Energy & Fuels 20, 2006. P. 1565-1571.

108. Gonji, S.M., Oddone, S., Segura, J.A., Mascheroni, R.H., Salvadori, V.O. Prediction of foods freezing and thawing times: artificial neural networks and genetic algorithm approach. Journal of Food Engineering 84, 2008. P. 164-178.

109. Gonzarlez-Sariz, J.M., Pizarro, C., Garrido-Vidal, D. Evaluation of kinetic models for the industrial acetic fermentation: proposal of a new model optimised by genetic algorithms. Biotechnology Progress 19 (2), 2003. P. 599-611.

110. Рубан E.A., Бьлинкина E.C., Никитина T.C, Торбочкина Л.И., Сазыкин Ю.О. Анализ и расчет гидродинамического режима работы ферментера //Хим.фарм.журнал, -1972. -№ 10. -С.20-22.

111. Cleveland J., Montvik T.J., Nes I.F., Chikindas M.L., 2001. Bacteriocins: safe, natural antimicrobials for food preservation. Int. J. Food Microbiol. 71, P. 120.

112. Рубан E.A., Никаноров Б.А., Гайденко В.П. Обеспечение оптимальных гидродинамических условий в промышленных ферментерах // Экспресс-информация «Передовой научно-производственный опыт в биологической промышленности» .-М.:-1976.-№5-С.8-11.

113. Levenspiel О., Chemical Rea6ction Engineering, 2d ed., John Wiley and Sons, Ins., New Jork.- 1972. -480 p.

114. Дытнерский Ю.А. Основные процессы и аппараты химической технологии: пособие по проектированию / Г.С. Борисов, В.П. Брыков М.: Химия, 1991.-496 с.

115. Diaz A., Acevedo F., 1999. Scale-up strategy for bioreactors with Newtonian and non-Newtonian broths. Bioprocess Eng. 21, P. 21 23.

116. Рубан E.A. Исследование условий перемешивания в ферментерах при биосинтезе антибиотиков. Автореф. дисс. канд. технических наук.- JL:1969.-19 с.

117. Junker В.Н. Scale-up methods for Escherichia coli and yeast fermentation processes. // J. Biosci. Bioeng. 2004. P.347 364.

118. Виестур У.Э., Шмите И.А., Жилевич A.B. Биотехнология (биологические агенты, технология, аппаратура). Рига: Зинатне, 1987.-264 с.

119. Бейли Дж, Оллис Д. Основы биохимической инженерии. М.: Мир, 1989.-Т. 1.-692 с.

120. Иерусалимский Н.Д. Теоретические и промышленные аспекты микробиологического синтеза // Вестник АН СССР.- 1965. -№ 4. С. 42-50.

121. Рубан Е.А., Кафаров В.В. Определение времени перемешивания в аппаратах с мешалкой // Журнал прикладной химии. -1968. №2. - С.301-308.

122. Taguchi Н. The Nature of Fermentation Fluids // In book: Advances in Biochemical Engineering, Berlin — N.Y., Springer Verlag. -1971. P. 1-29.

123. Ishikawa Y., Shoda M., Maruyama H. Design and performance of a new microcalorimetric system for aerobic cultivatijn of microorganisms // Biotechn. and Bioeng. -1981. -Vol.23, №11. -P.2629-2640.

124. Ory, I., Romero, L.E., Cantero, D. Operation in semi-continuous with a closed pilot plant scale acetifer for vinegar production. // Journal of Food Engineering. 2004 63. P. 39^5.

125. Lai R., Peng W., Velazquez-Vargas L.G., Yang G.Q., Fan L.S. Gas-liquid mass transfer in high-pressure bubble columns. // Industrial Engineering Chemistry Research-2004, 32. P. 1302-1311.

126. Tang Y.J., Zhong J.J. Role of oxygen supply in submerget fermentation of Ganoderma lucidium for production of Ganoderma polysachoride and ganoderic acid. Enzyme Microbiology Technology, 2005, 32, P. 478 484.

127. Liu Т., Miura S., Yaguchi M., Arimura Т., Park E.Y., Okabe M. Scale-up of Llactic acid production by mutant strain Rhizopus sp. MK-96-1196 from 0.003 m3 to 5 m3 in airlift bioreactors. //J. Biosci. Bioeng. 2006. V(101). P. 9-12.

128. Dhanasekharan К.М., Sanyal J., Jain A., Haidari A. A generalized approach to model oxygen transfer in bioreactors using population balances andcomputational fluid dynamics. Chemical Engineering Science,60. 2005, P. 213-218.

129. Zhang S.L., Chu J., Zhuang Y.P. A multi-study of industrial fermentation processes and their optimization. // Adv. Biochem. Eng. Biot. 2004, (87). P 97-150.

130. Fregapane G., Rubio-Fernarndez H., Nieto J., Salvador M.D. Wine vinegar production using a non-commercial 100-litre bubble column reactor equipped with a novel type of dynamic sparger. Biotechnology and Bioengineering 63 (2), 2003. P. 141-146

131. El-Enshasy H.A., Mohamed N.A., Farid M.A., El-Diwany A.I. Improvement of erythromycin production by Saccharopolyspora erythraea in molasses based medium through cultivation medium optimization. // Bioresource Technol. 2008. V.99. P. 4263-4268.

132. Feng Q., Mi L., Li L., Liu R., Xie L., Tang H., Chen Z.N. Application of «oxygen uptake rate-amino acids" associated mode in controlled-fed perfusion culture.» // J. Biotechnol, 2006. (122). P. 422-430.

133. Jung H.M., Kim S.Y., Prabhu P., Moon H.J., Kim I.W., Lee J.K. Optimization of culture conditions and scale-up to plant scales for teicoplanin production by Actinoplanes teichomyceticus. // Appl. Microbiol. Biotechnol. 2008. P. 21-27.

134. Атикинсон Б. Биохимические реакторы. М.: Пищевая промышленность, 1979.- 280с.

135. Кафаров В.В., Клипинцер В.А., Дудоров А.А. Стохастическая модель не идеального смесителя // ТОХТ.- 1968. -№ 12. — С.793-801.

136. Zhang S.L., Ye B.C., Chu J., Zhuang Y., Guo M.J.,. From multi-scale methodology to systems biology: to integrate strain improvement and fermentation optimization. J. Chem. Technol. Biot. 2006 81, 734-745.

137. Chavan A., Mukheiji S. Dimensional analysis for modelling oxygen transfer in rotating biological contactors. // Bioresour. Technol. 2008. V.99 (9). P. 3721-3728.

138. Dutta S., Hoffmann E., Hahn H.H. Study of rotating biological contactor performance in wastewater treatment using multi-culture biofilm model. // Water Sci. Technol. 2007, №55. P. 345-353.

139. Hall J.F., Barigou M., Simmons M.J.H. Stitt E.H. A PIV study of hydrodynamics in gas liquid high throughput experimentation (HTE) reactors with eccentric impeller configurations. // Chem. Eng. Sci. 2005. №60. P. 6403-6413.

140. Gadkar K.G., Mahadevan R., Doyle F.J. III. Optimal genetic manipulations in batch bioreactor control. // Automatica. 2006.(42). P. 1723-1733.

141. Клонирование ДНК. Методы // Под редакцией Гловера Д., М., Мир, 1988г.

142. Егоров Н.С., Олескин А.В., Самуилов В.Д. Биотехнология. Проблемы и перспективы, Т.1. -М.: Высшая школа, 1987. 159 с.

143. Методы общей бактериологии. Под редакцией Ф.Герхарда и др. — М.: Мир, 1984. Т.2-168 с.

144. Karnaukhova E.N., Reshetova O.S., Semenov S.Y., Skladnev D.A., Tsygankov Y.D. // Amino Acids. 1994. - V.6. - P. 165-176.

145. Березин И.В., Савих Ю.В. "Основы биохимии", МГУ, 1990.

146. Бекетов В.И., Воронина Р.Д., Филатова Д.Г., Зоров Н.Б. // Ж. аналитич. химии. 2000. Т.55. № 12. С 1277-1280.

147. Nagy Z.K., Braatz R.D. Open-loop and closed-loop robust optimal control ) of batch processes using distributional and worst-case analysis. // Journal of

148. Process Control. 2004. 14(4). P. 411-422.

149. Вахитов Т.Я., Момот E.H., Петров JI.H. Стимулятор роста клеток бактерий Escherichia coll Патент России № 2233875, 2004.

150. Вахитов Т.Я., Момот Е.Н., Толпаров Ю.Н. Динамика и функции экзометаболитов в процессе роста периодической культуры Escherichia coli М-17 // Журн. микробиол.- 2005.- № 1.- С. 16-21.