Escherichia coli的高密度培养大多采用分批补料技术,分批补料技术(fed-batch culture)是指在微生物分批发酵中间歇或连续补加一定物料的技术。补料的方式主要参看表1.3。其中,恒速流加是指以恒定的速率补加营养物质,在培养前期,菌体生长迅速,随着菌量的增加和代谢产物的积累,比生长速率逐渐下降,但菌体总量在发酵过程中还是线形增加的。指数流加是对变速流加的改进,根据菌体在指数生长期内菌体数目指数增加,通过微机控制,指数流加营养物质,使基质浓度保持在较低水平,有效的抑制了副产物的积累,提高了外源蛋白的表达效率。
表1.3 基因工程菌Escherichia coli高密度补料分批培养流加策略
Table 1.3 Fed-batch feeding strategies in HCDC for engineering E.coli
非反馈补料策略
恒速补料 预先设定的恒定的营养流加速率,细菌的比生长速率逐渐下降,菌体密度呈线性增加
变速补料 在培养过程中流加速率不断增加(剃度、阶段、线性等),细菌比生长速率在不断改变
指数补料 流加速度呈指数增加,比生长速率为恒定值,菌体密度呈指数增加
反馈补料
间接反馈控制
pH-stat值法 通过pH的变化,调节流加葡萄糖速度,节pH为恒定值
DO-stat法 控制溶解氧、搅拌转速及补料速度,维持恒定的溶解氧,减少有机酸的生成
菌体浓度反馈 通过检测菌体的浓度,拟合营养的利用情况,调整碳源的加入量
CO2释放速率(CER)法 通过检测CO2的释放率(CER),估计碳
源的利用情况,控制流加
直接反馈控制
底物控制法 在线检测葡萄糖或甘油浓度控制碳源浓度
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