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发酵调控减少乙酸浓度的措施

日期:2020-07-20 作者:发酵罐专业生产商上海联环 阅读:677

改变培养基组分
培养基成分对乙酸的产生影响较大, 尤其是碳源的选择。 研究表明目前最常用碳源的葡萄糖作为碳源时,极易导致乙酸生成,而用甘油取代葡萄糖则可以避免乙酸积累。利用复合碳源葡萄糖+果糖、葡萄糖+麦芽糖取代单一碳源葡萄糖可改善大肠杆菌细胞代谢碳源流向,更有利于目的产物的表达。
流加补料过程中的碳氮比也很重要。若氮源过高,会使菌体生长过于旺盛,pH偏高,不利于代谢产物的积累,氮源不足,则菌体繁殖量少从而影响产量;碳源过多,则容易形成较多的乙酸,抑制菌体生长,碳源不足,则容易引起菌体的衰老和自溶。碳氮比不当还会引起菌体按比例的吸收营养物质,从而直接影响菌体的生长和产物的合成。此外,根据经验,对于一个稳定的发酵工艺,如果总是在固定的发酵时间段出现溶菌现象,而且能排除噬菌体和染菌的可能性,那就可能是因为碳氮比不合理造成的。
降低比生长速率
比生长速率越高,乙酸产生越多,当比生长速率超过某个值时,乙酸开始产生。可以通过降低温度,调节酸碱度,控制补料等方法来降低比生长速率。DO-stat,pH-stat, 指数流加,复合式流加等发酵技术的应用对于解决发酵中的乙酸积累问题起了较大作用。需要注意的是,溶氧反馈和pH反馈调节补料的同时,必须要保证充足的溶氧,并严格控制pH值,而且补酸碱的速率尽量缓和,不能太快。
较低的比生长速率虽然产酸少,但同时会延缓细胞的生长导致发酵周期延长,往往最适于细胞生长的比生长速率却并不适于产物的形成。因此选取合适的比生长速率对于高密度、高表达发酵有重要意义。大肠杆菌比生长速率:μ=(In N2 - InN1) / (t2-t1),其中,N1表示时间t1时的单位体积生物量,N2表示时间t2时的单位体积生物量。
限制性流加葡萄糖
大肠杆菌发酵大多采用补料分批培养,该模式能有效的优化微生物培养过程中的化学环境,使微生物处于最佳的生长环境。这种方式一方面可以避免某些营养成分初始浓度过高出现底物抑制现象,另一方面能够防止限制性营养成分被耗尽而影响细胞的生长和产物的形成。
葡萄糖为碳源进行补料分批培养重组大肠杆菌时,采用限制性流加的方法控制其浓度在较低的范围内以减少乙酸的生成,是目前高密度发酵常用的技术。一个好的流加控制系统必须避免两种倾向:一是流加过量,补料组分在反应器中积累从而对细胞生长和产物形成产生抑制;二是流加不足,这可能会导致细胞必需营养物的缺乏。比如恒溶氧反馈法:菌体代谢时会消耗氧,使溶氧下降,当葡萄糖浓度低到一定程度时菌体代谢下降,消耗氧能力下降,溶氧上升。因此,根据溶氧曲线补加葡萄糖,保持溶氧恒定,可以控制葡萄糖在一定的水平。
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