方柏山：丁酸梭菌发酵生产1,3-丙二醇的新动力学模型

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方柏山教授课题组在建立丁酸梭菌发酵生产1,3-丙二醇的动力学模型研究上取得新进展，相关成果以“A novel kinetic model to describe 1,3-propanediol production fermentation by Clostridium butyricum”为题在线发表于AIChE Journal（DOI: 10.1002/aic.16587）。

1,3-丙二醇（1,3-PDO）是一种重要的工业原料，在聚合物、生物可降解材料领域有着广泛应用。作为1,3-PDO的天然生产菌株，丁酸梭菌（C. butyricum）凭借其厌氧培养体系和生物安全性等优势获得了广泛的关注和研究。

课题组前期的研究发现，现有的发酵动力学模型并不适用于丁酸梭菌的厌氧发酵过程。因此本研究致力于建立一个包含菌体死亡、底物抑制、产物抑制、副产物抑制等因素在内的新动力学模型来分析和描述C. butyricum发酵甘油生产1,3-PDO过程中的动力学行为。从Monod方程出发，构建了一个较为全面描述C. butyricum分批发酵过程的动力学方程，并基于2种不同底物浓度下C. butyricum分批发酵实验数据，估算了模型参数，相比于已经报道的动力学方程，该方程包含了多种新的动力学参数。并且该方程还可用于其他初始底物浓度下分批发酵过程的描述。在此基础上，进一步建立适用于分批补料的动力学模型，并用此模型预测分批补料发酵的过程。结果表明，当甘油浓度控制在10 g/L时，该模型能够很好地预测实验结果。该模型是一个更加完善、准确的动力学模型，可以进一步用于发酵过程优化和发酵过程动力学行为分析。

该研究工作是在方柏山教授和姚传义副教授的指导下，主要由博士生张瑷珲（第一作者）完成。研究工作得到国家自然科学基金（项目批准号：21336009、21736009）的支持。                              

论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aic.16587

方柏山, 男，福建莆田人，1957年生于北京，工学博士，闽江学者特聘教授，博士生导师。研究方向：合成生物学与生物信息学（代谢工程）、应用酶学与定向进化（酶工程）、工业生物技术过程开发与优化（发酵工程、生物反应器） 主讲课程 生物工程本科生 华侨大学任教期间：计算机在生物工程中的应用、生物反应工程（福建省优秀课程）、酶工程（福建省精品课程）； 厦门大学：学科入门指导（部分）、化工与生工前沿（部分）、生物过程模型化与优化 生物化工专业硕士生 华侨大学任教期间：生物反应工程、生化过程模型化与控制、生物信息学、酶工程 厦门大学：代谢工程、酶工程 生物化工专业博士生 华侨大学任教期间：生物化工研究进展、代谢工程、生物信息学 厦门大学：生物化工研究前沿（部分）；生物技术研究前沿（部分） 工业催化专业博士生（厦门大学）：催化科学与工程前沿（部分）