利用细胞代谢网络监测生物制造过程的方法技术

本发明专利技术涉及一种利用细胞代谢网络监测生物制造过程的方法，包括如下步骤：基于代谢网络进行通量均衡分析，得到反映细胞生长与繁殖过程的代谢通量；将细胞内代谢通量与生产过程变量一起构成训练数据集，建立生物发酵过程监测模型及统计量控制限；基于监测模型，利用实时采集的生产过程变量和代谢通量计算值进行运行状况在线监测。本发明专利技术的利用细胞代谢网络监测生物制造过程的方法，该方法既利用微生物制造过程可检测或可观测信息，又充分挖掘细胞生长繁殖过程中不可检测的胞内代谢信息，能够更加有效的实施对生产制造过程运行状况评估及故障监测。及故障监测。及故障监测。

【技术实现步骤摘要】
利用细胞代谢网络监测生物制造过程的方法


[0001]本专利技术涉及工业生物过程控制
，尤其是指一种利用细胞代谢网络监测生物制造过程的方法。

技术介绍

[0002]随着全球经济发展和社会进步，为了满足人们日益增长的生活需求，以工业微生物技术为代表的小批量、高利润、多品种生产方式受到重视。生物制造过程一般在生物反应器中进行，其可以通过批次生产的方式在一定周期时间内获得经济效益高的产物，比如常用抗生素青霉素的生产，其外源分泌蛋白等一般由生物发酵反应而得。然而在发酵生产过程中经常会出现各类生产状况的失控或运行故障，如果不能及早监测、预警并及时调控，最终会影响生产质量和目标产物的产量。因此，生物制造过程运行状况评估与故障监测，具有重要的实际工程价值。
[0003]生物发酵过程中同时存在物化和生化反应，细胞内部机理复杂，而实际生产过程中一般只能检测到温度、pH、通风率、搅拌功率等基本生产工艺变量及一些可观测的细胞外物质浓度，对于细胞内的微观的代谢活动则无法观测，导致现有的发酵生产运行状况评估技术主要依据生产过程中各工艺变量和物质浓度进行综合分本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用细胞代谢网络监测生物制造过程的方法，其特征在于：包括如下步骤：基于代谢网络进行通量均衡分析，得到反映细胞生长与繁殖过程的代谢通量；将细胞内代谢通量与生产过程变量一起构成训练数据集，建立生物发酵过程监测模型及统计量控制限；基于监测模型，利用实时采集的生产过程变量和代谢通量计算值进行运行状况在线监测。2.根据权利要求1所述的利用细胞代谢网络监测生物制造过程的方法，其特征在于：所述通量均衡分析过程包括：建立通量均衡方程；建立胞外代谢物浓度与代谢通量的动态关系；根据多批次胞外代谢物浓度采样值估计代谢通量。3.根据权利要求2所述的利用细胞代谢网络监测生物制造过程的方法，其特征在于：所述代谢通量的随时间变化，采集相邻两个时间点之间的代谢通量变化规律对代谢通量进行瞬态特征描述，包括常数、线性函数、二次函数。4.根据权利要求2所述的利用细胞代谢网络监测生物制造过程的方法，其特征在于：多批次胞外代谢物浓度采样值根据生产实际来选取，在计算时间间隔内采样一次或多次采样，再进行曲线拟合。5.根据权利要求2所述的利用细胞代谢网络监测生物制造过程的方法，其特征在于：在估计代谢通量时，通过求导数、线性规划、二次规划的优化算法求得最优代谢通量。6.根据权利要求1所述的利用细胞代谢网络监测生物制造过程的...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘飞，李权，赵忠盖，李恭新，王志国，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：