毕氏酵母表达系统具有表达量高、生产成本低、产物可以分泌到胞外和易于后续修饰等优点,近年来正受到广泛的关注。利用毕氏酵母表达的蛋白已有上百种。虽然发酵过程中产物产量主要由菌株特性所决定,但发酵过程的优化控制同样是一条降低成本、提高产率的重要途径。本文以重组毕氏酵母发酵生产人血清白蛋白为例,在发酵过程建模的基础上,进行了优化控制的研究。在论文最后对发酵过程中的若干问题进行了讨论。本文主要内容包括:　　 ●重组毕氏酵母宏观动力学模型　　 基于毕氏酵母基质代谢途径的分析,建立了毕氏酵母宏观动力学模型。该模型描述了毕氏酵母代谢过程物质流和能量流的平衡关系,并得到了细胞比生长速率等关键的反应速率。该模型与生物反应器模型相结合,获得了操纵变量(补料速率)和状态变量(细胞浓度、基质浓度、蛋白浓度和发酵液体积)之间的关系,并为基于模型的优化作了前提。　　 ●毕氏酵母细胞周期模型　　 根据发酵过程中细胞形态的划分,建立了毕氏酵母的细胞周期模型。模型假定发酵过程中细胞平均体积没有发生变化,以细胞比生长速率为输入,得到细胞带芽分率和细胞密度。细胞周期模型与宏观动力学模型相结合,构成了基于模型的进料优化的基础。　　 ●改进的细胞周期模型　　 改进的细胞周期模型考虑了毕氏酵母发酵过程中细胞平均体积的变化,以细胞数目的比增长速率为输入,输出同样为细胞带芽分率和细胞密度。通过对比表明,改进的细胞周期模型更加符合细胞发酵过程的机理,并有更高的仿真精度。　　 ●模型的实验验证　　 利用实验数据对宏观动力学模型、细胞周期模型和改进的细胞周期模型进行了验证。结果表明,宏观动力学模型可以较好地描述细胞干重和蛋白浓度,细胞周期模型和改进的细胞周期模型的输出较好地吻合了细胞带芽分率和细胞密度的实测值。然后对模型参数进行了灵敏度分析。　　 ●甘油补料策略的优化　　 在宏观动力学模型和细胞周期模型的基础上,进行了甘油补料策略优化。通过优化进料可以实现对甘油期结束(即甲醇期开始)时的细胞带芽分率和细胞干重浓度的控制。进一步的实验结果表明,细胞带芽分率极小化的补料策略更有利于提高异源蛋白产量。　　 ●发酵过程若干实验现象的研究　　 针对发酵过程中出现的诱导期干重下降、甲醇累积、细胞多芽现象和细胞死亡等问题进行了研究,对上述的宏观动力学模型和细胞周期模型的适用范围起到了增补说明的作用。