最新大肠杆菌发酵经验总结

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大肠杆菌实习报告

大肠杆菌实习报告

实习报告:大肠杆菌的实验室检测一、实习背景与目的本次实习在老师的指导下,对大肠杆菌进行了实验室检测。

实习的主要目的是了解大肠杆菌的基本特性,掌握实验室检测方法,提高自己的实验操作能力。

二、实习内容与过程1. 培养基配置在实验室检测大肠杆菌之前,首先需要配置LB液体培养基。

LB培养基是一种常用的营养丰富的培养基,适用于大肠杆菌的生长。

配置过程包括称量、溶解、灭菌等步骤。

2. 菌株接种将大肠杆菌菌株取出,用无菌水冲洗后,用接种环取一定量的菌株,均匀地涂抹在LB液体培养基上。

然后将培养皿放入培养箱中,保持适宜的温度和时间,让菌株在培养基上生长。

3. 观察与记录在菌株生长过程中,需要定期观察并记录菌落的大小、形状、颜色等特征。

这些特征可以作为判断大肠杆菌生长状况的依据。

4. 生化试验为了进一步确认大肠杆菌的身份,需要进行生化试验。

主要包括糖类发酵试验、乳糖发酵试验、尿素分解试验等。

通过观察试验结果,可以判断大肠杆菌的生化特性。

5. 药物敏感试验为了了解大肠杆菌对各种抗生素的敏感性,进行了药物敏感试验。

将大肠杆菌菌株均匀涂抹在含有不同抗生素的培养基上,观察菌落的生长情况,从而判断大肠杆菌对各种抗生素的敏感性。

三、实习心得与体会通过本次实习,我对大肠杆菌的实验室检测有了更深入的了解。

在实验操作过程中,我学会了如何配置培养基、接种、观察菌落特征、进行生化试验和药物敏感试验等。

同时,我还明白了实验操作的严谨性和规范性对于实验结果的重要性。

此外,本次实习也让我认识到了团队合作的重要性。

在实习过程中,我和同学们一起讨论实验问题、分享实验心得,共同解决实验中遇到的困难。

这种团队合作的精神对我今后的学习和工作中具有很大的启示。

四、实习总结本次大肠杆菌实验室检测实习,使我掌握了实验操作技能,提高了自己的实验能力。

同时,我也认识到了团队合作的重要性。

在今后的学习和工作中,我将不断努力,争取更好地将所学知识运用到实际工作中。

大肠杆菌发酵经验总结

大肠杆菌发酵经验总结

大肠杆菌发酵经验总结大肠杆菌发酵经验总结首先,补料速率与比生长速率直接影响着乙酸的生成速率和积累量(主要是补料速率与比生长速率影响发酵液中的残糖量,进而影响),所以适当的控制补料速率和比生长速率,对于控制乙酸的量有很好的效果。

其次,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;温度对于蛋白的表达也有很重要的影响,较低的发酵温度下所生产出的蛋白大多是有活性的,而较高的发酵温度下产生的蛋白大多一包涵体形式存在。

第三,选取合理的诱导时间非常重要,一般的诱导时间选在指数生长后期,而且诱导时的比生长速率最好能控制在0.2之内,选在此时诱导,1.将菌体的快速生长期与蛋白合成期分开,使这两个阶段互不影响,有利于蛋白的高表达;2.已经得到了大量的菌体,而且菌体的生物量基本接近稳定,不论是从动力学角度,还是能耗,物料成本方面,都比较合理。

第四,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,则容易刑场较低的pH,抑制菌体生长,碳源不足,则容易引起菌体的衰老和自溶。

另外,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。

根据自己的经验,一般情况下,对于一个稳定的发酵工艺下,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后,那就可能是因为碳氮比不合理造成的。

可以适当调整碳氮比。

大家讨论得较多的是关于代谢副产物乙酸对大肠杆菌发酵的影响,现总结以下几点,并作出相应解决措施。

一、代谢副产物-乙酸乙酸是大肠杆菌发酵过程中的代谢副产物,在多大的浓度下产生抑制作用各种说法不一,一般认为在好气性条件下,5~10g/L 的乙酸浓度就能对滞后期、最大比生长速率、菌体浓度以及最后蛋白收率等都产生可观测到的抑制作用。

当乙酸浓度大于10或20g/L 时,细胞将会停止生长,当培养液中乙酸浓度大于12g/L 后外源蛋白的表达完全被抑制。

重组大肠杆菌高密度发酵工艺流程

重组大肠杆菌高密度发酵工艺流程

重组大肠杆菌是一种重要的工业微生物,具有广泛的应用价值。

在大肠杆菌高密度发酵过程中,流程的设计和优化对产品的质量和产量具有重要影响。

本文将围绕重组大肠杆菌高密度发酵工艺流程展开讨论,探讨其流程设计、优化及相关技术。

通过对该工艺流程的深入研究,不仅可以提高重组蛋白的产量和纯度,还可以降低生产成本,为工业生产提供可靠的技术支持。

一、高密度发酵工艺流程概述1.1 菌种培养和预处理重组大肠杆菌菌种的培养是整个发酵过程的基础。

首先需要进行菌种的接种培养,培养基的选择、发酵条件的控制对于菌种的生长和繁殖至关重要。

对菌种的预处理也至关重要,包括对菌种进行筛选和培养基的调整等。

1.2 发酵过程控制发酵过程控制是重组大肠杆菌高密度发酵的关键环节,包括培养基的添加、通气量的控制、温度、pH值的调节等。

合理的发酵过程控制可以保证菌体的生长和代谢活性,从而提高产物的产量和纯度。

1.3 产物的回收和纯化重组大肠杆菌高密度发酵后,产物的回收和纯化也是至关重要的环节。

通过合理的回收和纯化工艺,可以获得高纯度的重组蛋白产品,满足不同应用领域的需求。

二、高密度发酵工艺流程优化2.1 发酵条件的优化在重组大肠杆菌高密度发酵过程中,发酵条件的优化对产品的产量和质量具有重要影响。

包括但不限于培养基配方的优化、发酵温度、通气量、pH值等参数的优化,通过优化发酵条件可以提高菌体的生长速率和产物的表达水平。

2.2 发酵过程监测与控制发酵过程的监测与控制是优化工艺流程的重要手段,包括对菌体生长情况的实时监测、代谢产物浓度的检测以及对发酵过程参数的实时调节等。

通过发酵过程的精准监测和控制,可以最大程度地发挥菌体的生长和代谢潜力。

2.3 产物回收与纯化工艺的改进产物的回收与纯化是影响产品质量的关键因素,通过改进产物回收与纯化工艺,可以提高产品的纯度和收率,降低生产成本,提高经济效益。

三、高密度发酵工艺流程相关技术3.1 培养基配方优化技术合理的培养基配方对于重组大肠杆菌的生长和表达具有重要影响,通过优化培养基配方,可以提高菌体的生长速率和产物的表达水平。

重组大肠杆菌 高密度发酵工艺流程

重组大肠杆菌 高密度发酵工艺流程

重组大肠杆菌高密度发酵工艺流程重组大肠杆菌是一种常用的工具菌株,被广泛应用于生物工程领域。

高密度发酵是指在发酵过程中,通过优化工艺条件,使菌体达到较高的生长速率和产物产量。

本文将介绍重组大肠杆菌高密度发酵的工艺流程。

一、菌种培养重组大肠杆菌菌种的培养是高密度发酵的第一步。

首先,选择合适的菌种,通常是具有高表达能力的重组菌株。

然后,将菌种接种到培养基中,并在适当的条件下培养。

培养基的组成要根据菌株的特性进行优化,以促进菌体的生长和表达目标蛋白的产量。

二、发酵过程控制高密度发酵的关键是精确控制发酵过程中的各个参数,以最大限度地提高菌体的生长速率和产物产量。

常见的控制参数包括温度、pH 值、溶解氧浓度和搅拌速度等。

1.温度控制:重组大肠杆菌的适宜生长温度通常在37℃左右。

在发酵过程中,保持恒定的温度可以促进菌体的生长和产物的积累。

2.pH值控制:重组大肠杆菌对pH值的敏感性较高,通常在发酵过程中需要控制pH值在6-7之间。

可以通过添加缓冲剂来维持合适的pH值。

3.溶解氧浓度控制:溶解氧浓度是影响菌体生长的重要因素之一。

通过调节搅拌速度和通气量等参数,可以控制发酵过程中的溶解氧浓度,从而提高菌体的生长速率。

4.搅拌速度控制:适当的搅拌速度可以提供充分的氧气和营养物质,促进菌体的生长和产物的积累。

但过高的搅拌速度可能会导致剪切力过大,对菌体造成伤害。

三、营养物质的供应在高密度发酵过程中,菌体需要大量的营养物质来支持生长和产物的合成。

常见的营养物质包括碳源、氮源、磷源和微量元素等。

在发酵过程中,需要根据菌株的特性和产物的需求,合理调整营养物质的浓度和比例。

四、产物的回收和纯化高密度发酵得到的产物通常以细胞外分泌形式存在,因此需要对发酵液进行回收和纯化。

常用的方法包括离心、过滤、超滤和层析等技术。

通过这些步骤,可以将目标产物从发酵液中分离出来,并得到较高纯度的产物。

总结起来,重组大肠杆菌高密度发酵的工艺流程包括菌种培养、发酵过程控制、营养物质的供应和产物的回收和纯化等步骤。

最新大肠杆菌发酵经验总结

最新大肠杆菌发酵经验总结

大肠杆菌发酵经验总结首先,补料速率与比生长速率直接影响着乙酸的生成速率和积累量(主要是补料速率与比生长速率影响发酵液中的残糖量,进而影响),所以适当的控制补料速率和比生长速率,对于控制乙酸的量有很好的效果。

其次,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;温度对于蛋白的表达也有很重要的影响,较低的发酵温度下所生产出的蛋白大多是有活性的,而较高的发酵温度下产生的蛋白大多一包涵体形式存在。

第三,选取合理的诱导时间非常重要,一般的诱导时间选在指数生长后期,而且诱导时的比生长速率最好能控制在0.2之内,选在此时诱导,1.将菌体的快速生长期与蛋白合成期分开,使这两个阶段互不影响,有利于蛋白的高表达;2.已经得到了大量的菌体,而且菌体的生物量基本接近稳定,不论是从动力学角度,还是能耗,物料成本方面,都比较合理。

第四,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,则容易刑场较低的pH,抑制菌体生长,碳源不足,则容易引起菌体的衰老和自溶。

另外,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。

根据自己的经验,一般情况下,对于一个稳定的发酵工艺下,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后,那就可能是因为碳氮比不合理造成的。

可以适当调整碳氮比。

大家讨论得较多的是关于代谢副产物乙酸对大肠杆菌发酵的影响,针对我们论坛所发的帖,我先总结以下几点,并作出相应解决措施。

一、代谢副产物-乙酸乙酸是大肠杆菌发酵过程中的代谢副产物,在多大的浓度下产生抑制作用各种说法不一,一般认为在好气性条件下,5~10g/L 的乙酸浓度就能对滞后期、最大比生长速率、菌体浓度以及最后蛋白收率等都产生可观测到的抑制作用。

当乙酸浓度大于10或20g/L 时,细胞将会停止生长,当培养液中乙酸浓度大于12g/L 后外源蛋白的表达完全被抑制。

大肠杆菌发酵工艺

大肠杆菌发酵工艺

大肠杆菌发酵工艺大肠杆菌是一种常见的细菌,广泛应用于发酵工业中。

发酵工艺是指利用微生物在一定条件下进行代谢反应,产生有用的物质。

大肠杆菌发酵工艺是一种高效、经济、环保的生产方式,已经成为现代生物技术的重要组成部分。

一、大肠杆菌的特点大肠杆菌是一种革兰氏阴性菌,是肠道中最常见的细菌之一。

它的形态为短杆状或圆形,大小约为1-2微米。

大肠杆菌是一种好氧菌,需要氧气进行代谢反应。

它的代谢途径非常多样化,可以利用多种碳源、氮源和能量源进行生长繁殖。

大肠杆菌的遗传物质DNA非常稳定,可以在短时间内进行大量复制,是基因工程的理想载体。

二、大肠杆菌的应用大肠杆菌广泛应用于食品、医药、化工等领域。

在食品工业中,大肠杆菌可以用于制作乳酸菌饮料、酸奶、酵母等发酵食品。

在医药工业中,大肠杆菌可以用于生产抗生素、激素、疫苗等药品。

在化工工业中,大肠杆菌可以用于生产丙酮、丁酸、异戊酸等有机酸。

三、大肠杆菌发酵工艺大肠杆菌发酵工艺是一种复杂的生物反应过程,需要严格控制各种因素。

下面介绍大肠杆菌发酵工艺的主要步骤和影响因素。

1、接种接种是大肠杆菌发酵工艺的第一步。

接种前需要进行预处理,保证接种菌株的活力和纯度。

接种量的大小直接影响到发酵的速度和产量。

一般情况下,接种量为发酵罐总容积的1%-5%。

2、培养基配方培养基是大肠杆菌发酵工艺的重要组成部分。

不同的菌株需要不同的培养基。

培养基的主要成分包括碳源、氮源、无机盐和生长因子。

碳源可以是葡萄糖、麦芽糖、果糖等;氮源可以是氨基酸、蛋白质水解物等;无机盐可以是磷酸盐、硫酸盐等;生长因子可以是维生素、酵素等。

培养基的配方要根据不同的菌株和不同的产品要求进行调整。

3、发酵条件发酵条件包括温度、pH值、氧气含量、搅拌速度等因素。

大肠杆菌的适宜生长温度为37℃,pH值为7.0左右。

氧气含量和搅拌速度也会影响到发酵的速度和产量。

过高的氧气含量会导致大肠杆菌代谢产生过多的乳酸,影响到产量和质量。

大肠杆菌总结

大肠杆菌总结

大肠杆菌发酵经验总结首先,补料速率与比生长速率直接影响着乙酸的生成速率和积累量(主要是补料速率与比生长速率影响发酵液中的残糖量,进而影响)所以适当的控制补料速率和比生长速率,对于控制乙酸的量有很好的效果。

其次,必须要保证充足的溶氧,并严格控制p H值,而且补酸碱的速率尽量缓和,不能太快;温度对于蛋白的表达也有很重要的影响,较低的发酵温度下所生产出的蛋白大多是有活性的,而较高的发酵温度下产生的蛋白大多一包涵体形式存在。

第三,选取合理的诱导时间非常重要,一般的诱导时间选在指数生长后期,而且诱导时的比生长速率最好能控制在0.2之内,选在此时诱导,1.将菌体的快速生长期与蛋白合成期分开,使这两个阶段互不影响,有利于蛋白的高表达;2.已经得到了大量的菌体,而且菌体的生物量基本接近稳定,不论是从动力学角度,还是能耗,物料成本方面,都比较合理。

第四,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,p H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,则容易形成较低的p H,抑制菌体生长,碳源不足,则容易引起菌体的衰老和自溶。

另外,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。

根据自己的经验,一般情况下,对于一个稳定的发酵工艺下,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后,那就可能是因为碳氮比不合理造成的。

可以适当调整碳氮比.温度对大肠杆菌的影响:大肠杆菌发酵最适温度是37 C,当温度最适菌体生长时,比增长速率将会增大。

随温度上升细菌代谢加快,其产生代谢副产物也会增加。

这些副产物会对菌体的生长产生一定的抑制作用。

菌体生长过快也会影响质粒的稳定性。

降低培养温度,菌体对营养物质的摄取和生长速率都会下降。

同时也减少了有毒代谢副产物的产生和代谢热的产生。

有时降低温度更有利于目的蛋白的正确折叠及表达。

在重组大肠杆菌的发酵中不同发酵阶段其最适温度也不同,为了能获得大量的目的蛋白,首先要保证菌体的量,因此在前期可优先考虑菌体的生长,到诱导阶段应将目的产物的表达放在首位。

最新大肠杆菌发酵经验总结(精品收藏)

最新大肠杆菌发酵经验总结(精品收藏)

大肠杆菌发酵经验总结ﻫ首先,补料速率与比生长速率直接影响着乙酸的生成速率和积累量(主要是补料速率与比生长速率影响发酵液中的残糖量,进而影响),所以适当的控制补料速率和比生长速率,对于控制乙酸的量有很好的效果。

ﻫ其次,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;温度对于蛋白的表达也有很重要的影响,较低的发酵温度下所生产出的蛋白大多是有活性的,而较高的发酵温度下产生的蛋白大多一包涵体形式存在。

ﻫ第三,选取合理的诱导时间非常重要,一般的诱导时间选在指数生长后期,而且诱导时的比生长速率最好能控制在0.2之内,选在此时诱导,1.将菌体的快速生长期与蛋白合成期分开,使这两个阶段互不影响,有利于蛋白的高表达;2。

已经得到了大量的菌体,而且菌体的生物量基本接近稳定,不论是从动力学角度,还是能耗,物料成本方面,都比较合理.ﻫ第四,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,则容易刑场较低的pH,抑制菌体生长,碳源不足,则容易引起菌体的衰老和自溶。

另外,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。

ﻫ根据自己的经验,一般情况下,对于一个稳定的发酵工艺下,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后,那就可能是因为碳氮比不合理造成的.可以适当调整碳氮比。

ﻫ大家讨论得较多的是关于代谢副产物乙酸对大肠杆菌发酵的影响,针对我们论坛所发的帖,我先总结以下几点,并作出相应解决措施。

ﻫ一、代谢副产物-乙酸ﻫ乙酸是大肠杆菌发酵过程中的代谢副产物,在多大的浓度下产生抑制作用各种说法不一,一般认为在好气性条件下,5~10g/L 的乙酸浓度就能对滞后期、最大比生长速率、菌体浓度以及最后蛋白收率等都产生可观测到的抑制作用。

当乙酸浓度大于10或20g/L 时,细胞将会停止生长,当培养液中乙酸浓度大于12g/L后外源蛋白的表达完全被抑制.预防乙酸产生的措施:ﻫ1、通过控制比生长速率来减少乙酸的产生:ﻫ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。

大肠杆菌发酵经验总结

大肠杆菌发酵经验总结

大肠杆菌发酵经验总结引言大肠杆菌(Escherichia coli)是一种常见的肠道细菌,广泛应用于科学研究和工业生产中。

大肠杆菌发酵是一种重要的技术,在医药、食品、生物燃料等领域得到广泛应用。

本文将总结一些关于大肠杆菌发酵的经验,包括菌种的选择、发酵培养基的配方、发酵条件的调控等方面。

菌种的选择选择合适的大肠杆菌菌株是进行发酵实验的关键。

一般常用的大肠杆菌菌株有DH5α、BL21(DE3)、TOP10等。

DH5α是一种多克隆位点的菌株,适合进行重组蛋白表达;BL21(DE3)则适合进行外源蛋白的大量表达;TOP10是一种高效转化菌株,适合进行质粒构建和质粒扩增。

根据实验需求选择合适的菌株,可以提高实验效果。

发酵培养基的配方发酵培养基的配方是影响大肠杆菌发酵的重要因素之一。

一般的发酵培养基包括碳源、氮源、微量元素、缓冲盐等成分。

常用的碳源有葡萄糖、甘油等;氮源有蛋白胨、酵母粉等;微量元素包括铁、锌、镉等;缓冲盐一般使用磷酸盐缓冲液或醋酸钠。

根据实验需求选择适当的培养基配方,并进行必要的优化和改良,可以提高大肠杆菌的产量和发酵效率。

发酵条件的调控良好的发酵条件有助于提高大肠杆菌的生长和产量。

合适的温度是一个重要的因素,一般采用37℃作为发酵温度。

过高的温度会导致菌体受损,影响发酵效果;过低的温度则会限制菌体生长。

此外,pH值的调控也是重要的一步。

大肠杆菌一般在pH为6.5-7.5之间生长最好,因此在发酵过程中需要监测和调控培养液的pH 值。

此外,氧气供应也是一个需要注意的因素。

适当的氧气供应可以提高大肠杆菌的产量,但过高的氧气供应则会影响发酵效果。

因此,根据实验需求进行适当的氧气供应和调控是很重要的。

反式表达蛋白的优化大肠杆菌经常被用来表达外源蛋白,而部分外源蛋白在正常条件下难以高效表达。

为了解决这个问题,可以采用一些常见的优化策略。

一种常用的优化策略是改变菌株和/或质粒。

例如,使用BL21(DE3)菌株进行表达时,可在质粒上引入IPTG 诱导系统来提高表达效果。

大肠杆菌发酵经验总结

大肠杆菌发酵经验总结

大肠杆菌发酵经验总结大肠杆菌发酵经验总结首先,补料速率与比生长速率直接影响着乙酸的生成速率和积累量(主要是补料速率与比生长速率影响发酵液中的残糖量,进而影响),所以适当的控制补料速率和比生长速率,对于控制乙酸的量有很好的效果。

其次,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;温度对于蛋白的表达也有很重要的影响,较低的发酵温度下所生产出的蛋白大多是有活性的,而较高的发酵温度下产生的蛋白大多一包涵体形式存在。

第三,选取合理的诱导时间非常重要,一般的诱导时间选在指数生长后期,而且诱导时的比生长速率最好能控制在0.2之内,选在此时诱导,1.将菌体的快速生长期与蛋白合成期分开,使这两个阶段互不影响,有利于蛋白的高表达;2.已经得到了大量的菌体,而且菌体的生物量基本接近稳定,不论是从动力学角度,还是能耗,物料成本方面,都比较合理。

第四,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,则容易刑场较低的pH,抑制菌体生长,碳源不足,则容易引起菌体的衰老和自溶。

另外,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。

根据自己的经验,一般情况下,对于一个稳定的发酵工艺下,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后,那就可能是因为碳氮比不合理造成的。

可以适当调整碳氮比。

大家讨论得较多的是关于代谢副产物乙酸对大肠杆菌发酵的影响,现总结以下几点,并作出相应解决措施。

一、代谢副产物-乙酸乙酸是大肠杆菌发酵过程中的代谢副产物,在多大的浓度下产生抑制作用各种说法不一,一般认为在好气性条件下,5~10g/L 的乙酸浓度就能对滞后期、最大比生长速率、菌体浓度以及最后蛋白收率等都产生可观测到的抑制作用。

当乙酸浓度大于10或20g/L 时,细胞将会停止生长,当培养液中乙酸浓度大于12g/L 后外源蛋白的表达完全被抑制。

大肠杆菌高度发酵控制关键误区

大肠杆菌高度发酵控制关键误区

大肠杆菌高度发酵控制关键误区大肠杆菌高密度发酵过程溶氧与氧分压和传质速度有关这众所周知,除此之外影响溶氧的最大因素是发酵过程中的耗氧,这一点很容易忽略。

耗氧不仅影响菌体密度还影响蛋白表达。

发酵过程中需要监测的是耗氧,但是耗氧通常是通过溶氧去监测。

溶氧为零时并非成了厌氧发酵。

厌氧发酵是不通入氧,而溶氧为零是通入的氧等于或小于耗氧。

在大肠杆菌高密度发酵的中后期,经常会出现溶氧为零的情况,此时若选择降低补料速度等方式使溶氧恢复到一定数值,这种做法并非是提高了溶氧而是降低了耗氧,这样严重影响菌体繁殖和蛋白表达。

大肠杆菌高密度发酵中后期,随菌体密度增大,菌体代谢旺盛,耗氧急速上升,发酵过程需氧量增大,在供氧不足时很容易出现溶氧为零的现象,此时若通过降低补料速度等方式使溶氧呈现出一定的数值,使蛋白过程降低,菌体代谢过程减缓就大错特错,这种做法并没有提高发酵过程的供氧。

此时需要加大供氧而非干预耗氧。

增大供养,保持一定溶氧的策略1.提高通气量2.提高罐压,增大氧分压3.提高转速,增大传质速度4.改变通入气体中的氧的比例,如空气和纯氧以一定的比例混合在通入概述重组大肠杆菌的高密度培养的目的在于获得更高的目标蛋白单位体积产量。

但是在重组大肠杆菌的高密度培养过程中,常常遇见的是高密度低表达现象,表达效率只有摇瓶的三分之一。

实现外源蛋白在菌体高密度培养过程中高效率表达仍是工程重组菌发酵的研究热点。

添加复合氮源菌体生长至高密度时,营养成分逐步耗尽。

营养的缺乏也是限制高密度培养下实现高表达的因素。

Shimizu等发现在表达阶段,限制蛋白胨和酵母抽提物的浓度,对外源基因表达不利,补料液中加大酵母抽提物比例可以提高外源蛋白的表达量。

认为有机氮源提供丰富的氨基酸、小肽、嘌呤、嘧啶、维生素、生物素以及一些生物活性物质,减轻了细胞代谢负担,促进了外源蛋白的表达。

利用代谢工程作用消除乙酸的抑制作用乙酸对菌体生长和外源蛋白表达抑制的机理通常认为是乙酸破坏了跨膜质子梯度,而跨膜质子梯度是氧化磷酸化和其它需能跨膜运输所必需。

大肠杆菌高密度经验总结

大肠杆菌高密度经验总结

大肠杆菌发酵经验总结首先,补料速率与比生长速率直接影响着乙酸的生成速率和积累量(主要是补料速率与比生长速率影响发酵液中的残糖量,进而影响),所以适当的控制补料速率和比生长速率,对于控制乙酸的量有很好的效果。

其次,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;温度对于蛋白的表达也有很重要的影响,较低的发酵温度下所生产出的蛋白大多是有活性的,而较高的发酵温度下产生的蛋白大多一包涵体形式存在。

第三,选取合理的诱导时间非常重要,一般的诱导时间选在指数生长后期,而且诱导时的比生长速率最好能控制在0.2之内,选在此时诱导,1.将菌体的快速生长期与蛋白合成期分开,使这两个阶段互不影响,有利于蛋白的高表达;2.已经得到了大量的菌体,而且菌体的生物量基本接近稳定,不论是从动力学角度,还是能耗,物料成本方面,都比较合理。

第四,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,则容易刑场较低的pH,抑制菌体生长,碳源不足,则容易引起菌体的衰老和自溶。

另外,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。

根据自己的经验,一般情况下,对于一个稳定的发酵工艺下,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后,那就可能是因为碳氮比不合理造成的。

可以适当调整碳氮比。

大家讨论得较多的是关于代谢副产物乙酸对大肠杆菌发酵的影响,针对我们论坛所发的帖,我先总结以下几点,并作出相应解决措施。

一、代谢副产物-乙酸乙酸是大肠杆菌发酵过程中的代谢副产物,在多大的浓度下产生抑制作用各种说法不一,一般认为在好气性条件下,5~10g/L 的乙酸浓度就能对滞后期、最大比生长速率、菌体浓度以及最后蛋白收率等都产生可观测到的抑制作用。

当乙酸浓度大于10或20g/L 时,细胞将会停止生长,当培养液中乙酸浓度大于12g/L 后外源蛋白的表达完全被抑制。

大肠杆菌发酵培养基及发酵培养方法

大肠杆菌发酵培养基及发酵培养方法

大肠杆菌发酵培养基及发酵培养方法大肠杆菌(Escherichia coli)是一种常见的革兰氏阴性菌,广泛存在于人体和动物的肠道中。

大肠杆菌是一种非致病性菌株,也是一种重要的实验室模式细菌,广泛用于生物学、分子生物学和生物工程等领域的研究。

在研究中,为了培养大肠杆菌并使其生长繁殖,需要提供适宜的发酵培养基。

下面将介绍一种常用的大肠杆菌发酵培养基及发酵培养方法。

1. 碱性消化酪蛋白(Peptone):提供菌体生长所需的氨基酸和碳氮源。

2. 天然酪蛋白(Tryptone):提供菌体生长所需的氨基酸和碳氮源。

3.单质氯化钠(NaCl):维持适宜的渗透压。

4.复合钠磷酸盐缓冲液:维持培养基的pH值。

5.复合钠酸盐或磷酸二钠:提供磷酸和其他离子。

6.葡萄糖:作为碳源供能。

7. 瓜尔豆胨(Yeast Extract):提供维生素和微量元素。

8.氯化镁(MgCl2):提供镁离子,促进细菌生长。

9. 镓氰酸(Glycerol):提供细菌生长所需的能源。

10.硫酸镁(MgSO4):提供硫酸和镁离子。

大肠杆菌的发酵培养方法如下:1.准备培养基:根据具体实验目的配制相应的发酵培养基,常用的是LB培养基。

首先称取适量的碱性消化酪蛋白、天然酪蛋白和葡萄糖,溶解于适量的水中,调整pH值为7.0。

然后加入其他成分,如NaCl、复合钠磷酸盐缓冲液等,再加入足够的水使总体积达到所需量。

最后将培养基加热至沸腾,搅拌溶解,然后用自动过滤器过滤除菌。

2.酸碱调节:将培养基分装到培养瓶中,每瓶约装200-250mL。

使用滤液灭菌器或高温高压灭菌,将培养基灭菌。

3.原液接种:取一天前培养好的大肠杆菌菌种,用直线均匀接种于含有发酵培养基的培养瓶中,可根据需要调整接种量。

4.接种培养:将培养瓶置于恒温摇床上适当温度的恒温箱中,保持适宜的温度(通常为37℃)和摇动速度。

等待一定的时间,观察细菌生长情况。

5.静置培养:可以将菌液经过适当的培养时间后进行离心,去掉上清液,留下细菌沉淀。

重组大肠杆菌 高密度发酵工艺流程

重组大肠杆菌 高密度发酵工艺流程

重组大肠杆菌是一种重要的微生物工程技术,它在生物医药领域具有广泛的应用前景。

高密度发酵是重组大肠杆菌工程中的关键技术之一,它能够提高生产效率,降低成本,是生物制药工业发展的重要推动力。

本文将围绕重组大肠杆菌高密度发酵工艺流程展开讨论,旨在全面梳理该流程的节点、原理和优化策略,为相关领域的研究人员和工程师提供参考和借鉴。

一、高密度发酵工艺流程概述高密度发酵是指通过对发酵过程中的微生物、培养基、营养物质、发酵条件等方面进行优化,使得发酵反应体系中微生物细胞数量达到较高水平的一种发酵技术。

重组大肠杆菌是一种常见的表达宿主,其高密度发酵工艺流程主要包括菌种预处理、大规模发酵、收获和纯化等环节。

1. 菌种预处理菌种的筛选和预处理对于高密度发酵的成功至关重要。

首先要选择生长迅速、表达目的蛋白质能力强的重组大肠杆菌菌株,确保其具有较高的生产潜力。

随后进行菌种的预培养和激发,通过连续传代、逐渐提高菌种浓度等手段,使菌种达到理想的生长状态,为大规模发酵做好准备。

2. 大规模发酵大规模发酵是高密度发酵的核心环节,其主要包括发酵罐设计、发酵培养基配方、发酵条件控制等内容。

在发酵罐设计方面,需要考虑罐体结构、通气方式、搅拌方式等因素,以保证发酵过程中的氧气和营养物质充分混合,为微生物生长提供良好的环境。

培养基的配方需要根据菌株特性进行调整,保证细胞生长所需的碳源、氮源、无机盐等养分充足。

发酵过程中温度、pH、溶氧量、搅拌速率等参数的控制也至关重要,可通过在线监测和智能控制系统进行实时调节,以确保发酵反应的顺利进行。

3. 收获和纯化发酵结束后,需对发酵液进行收获和纯化,以获取所需的重组蛋白质产品。

收获过程包括发酵液的分离、离心、过滤等操作,目的是将微生物细胞和培养基分离,获取含有目的产物的上清液。

随后进行一系列的纯化步骤,如固定化金属亲和层析、离子交换层析、尺寸排阻层析等,最终得到纯度较高的重组蛋白质产品。

二、高密度发酵工艺流程优化策略为了提高重组大肠杆菌的生产效率和产品质量,研究人员和工程师们一直在不断探索和优化高密度发酵工艺流程。

发酵菌种工作总结

发酵菌种工作总结

发酵菌种工作总结
在生物工程领域,发酵菌种工作是至关重要的一环。

通过对发酵菌种的培养、筛选和改良,可以提高发酵工艺的效率和产量,从而为生物制药、食品加工、环境保护等领域提供更好的支持。

在过去的一段时间里,我们对发酵菌种工作进行了深入的研究和实践,取得了一些成果和经验,现在我将对这些工作进行总结,以期为未来的研究和应用提供参考。

首先,我们对不同类型的发酵菌种进行了大量的筛选和培养工作。

通过对各种微生物的特性和生长条件进行研究,我们成功地从自然界中筛选出了一些具有较高产酶能力或产物合成能力的菌种,并通过适当的培养条件,使它们得到了良好的生长和繁殖。

这为后续的发酵工艺提供了可靠的菌种资源。

其次,我们对菌种进行了改良和优化。

通过基因工程技术和传统的育种方法,我们成功地改良了一些菌种的产酶能力、耐受性和适应性,使其在复杂的发酵条件下能够更好地发挥作用。

这些改良菌种不仅提高了发酵工艺的效率,还为新产品的开发提供了更好的基础。

最后,我们对发酵菌种工作进行了系统的总结和归纳。

通过对不同菌种的特性和应用进行横向比较和纵向分析,我们发现了一些规律和规律,为未来的工作提供了一些指导和思路。

同时,我们还总结了一些工作中的经验和教训,为后续的研究和实践提供了一些借鉴和警示。

总的来说,发酵菌种工作是一项复杂而又重要的工作,它需要我们对微生物的生物学特性和工程应用进行深入的研究和实践。

通过我们的努力,我们相信未来的发酵工艺将会更加高效和可靠,为人类的生产和生活带来更多的福祉。

微生物发酵个人工作总结

微生物发酵个人工作总结

微生物发酵个人工作总结
在进行微生物发酵的个人工作总结中,我会总结以下几个方面:
1. 实验设计和操作:我会总结我在微生物发酵实验中所设计的实验方案以及进行的实
验操作。

这包括我所使用的微生物菌株、培养基组成、发酵条件等等。

我会详细描述
每个步骤的操作流程,以及我在操作过程中所遇到的困难和解决办法。

2. 数据收集和分析:我会总结我在微生物发酵实验中所收集到的数据,并进行对数据
的分析。

这包括对发酵过程中各个环节的监测数据,如pH、温度、氧气浓度等的记录,以及对所生产的产物进行的定量测定和质量分析。

我会通过图表和统计方法,对这些
数据进行分析和解读,以得出结论和研究结论。

3. 问题和改进的讨论:我会总结在微生物发酵过程中遇到的问题和难题,并进行讨论
和分析。

这些问题可能包括微生物菌株的生长受阻、产物的低产量、发酵过程中的污
染等等。

我会结合相关的文献研究和实验结果,提出可能的解决办法和改进方案,并
进行探讨和讨论。

4. 结论和展望:根据实验结果和讨论,我会总结我在微生物发酵方面的工作,得出结
论和发表我的看法。

我还会展望未来的研究方向和可能的应用前景,以提供给后续研
究者和相关人员的参考。

总之,在个人工作总结中,我会全面、客观地总结和回顾我在微生物发酵方面的工作,以及所取得的成果和经验教训。

我会以科学的态度和严谨的思维,对我所进行的工作
进行分析和总结,并提供相关的建议和展望。

发酵化验工作总结

发酵化验工作总结

发酵化验工作总结
作为发酵工程师,我在过去的一年中参与了多个发酵化验工作,从中积累了丰富的经验和知识。

在这篇文章中,我将对我所参与的发酵化验工作进行总结,并分享一些经验和教训。

首先,我参与了一项关于酵母发酵过程的研究项目。

在这个项目中,我负责对酵母菌的生长情况进行监测和分析。

通过使用生物反应器和其他实验设备,我成功地获得了大量的数据,并对酵母菌的生长速率、代谢产物和生物量进行了详细的分析。

通过这个项目,我深刻理解了酵母发酵过程的关键参数,为今后的工作积累了宝贵的经验。

其次,我还参与了一项关于微生物发酵产酸的实验。

在这个项目中,我负责对发酵液中酸度的测定和调控工作。

通过精密的化验和实验操作,我成功地控制了发酵液中产酸菌的生长和代谢过程,并最终获得了高品质的产酸产品。

这个项目让我对微生物发酵产酸的工艺流程有了更深入的了解,也提高了我的实验操作技能和分析能力。

在这些发酵化验工作中,我还遇到了一些挑战和问题。

例如,在酵母发酵实验中,我曾遇到了酵母菌生长受抑制的情况,经过一系列的实验和分析,最终确定了问题的原因,并通过调整实验条件成功解决了这一问题。

这些挑战让我学会了在实验中保持冷静和深入分析问题的能力。

总的来说,通过这些发酵化验工作,我不仅积累了丰富的实验经验和知识,也提高了我的实验操作技能和问题解决能力。

我相信这些经验和教训将对我的未来工作产生积极的影响,并帮助我在发酵工程领域取得更大的成就。

发酵化验工作总结到此结束,希望对大家有所帮助。

大肠杆菌发酵条件

大肠杆菌发酵条件

大肠杆菌发酵条件
《大肠杆菌发酵条件那些事儿》
嘿,大家好呀!今天咱来聊聊大肠杆菌发酵条件这档子事儿。

你可别小看这大肠杆菌,它虽然小小的,可在发酵界那也是有一席之地的呢!要让它好好发酵,条件可得把握好。

首先呢,温度就很重要啦!就像咱人一样,太冷了会冻得哆嗦,太热了又会热得难受,大肠杆菌也有它喜欢的温度范围呢。

得给它一个舒舒服服的温度环境,它才能开开心心地发酵呀。

还有这营养物质,那也是不能少的呀!就好比咱人得吃饭才有劲,大肠杆菌也得有足够的“食物”才能茁壮成长,然后好好地进行发酵呢。

要是饿着它了,那可不行,它会“闹脾气”的哟!
氧气也是个关键因素呢!有的时候它需要一些氧气,有的时候又不能太多,哎呀,可真得好好伺候着。

其实吧,这就跟养孩子似的,得细心照顾着每一个方面。

温度、营养、氧气,一个都不能马虎。

你要是没照顾好,它可能就给你“撂挑子”,不好好发酵啦。

我记得有一次呀,我就不小心把温度给弄错了,结果那大肠杆菌就不乐意了,发酵效果那叫一个差呀,可把我给愁坏了。

后来我就吸取教训了,每次都仔细检查,再也不敢马虎了。

总之呢,要想让大肠杆菌好好发酵,就得像对待宝贝一样对待它,给它提供合适的条件。

这样它才能乖乖地为我们服务,产出我们想要的东西呀。

哎呀,说了这么多,其实也就是告诉大家,做事情要认真,哪怕是小小的大肠杆菌发酵,也不能马虎对待哟!好啦,今天关于大肠杆菌发酵条件的事儿就说到这儿啦,下次再见咯!嘿嘿!。

发酵菌种工作总结

发酵菌种工作总结

发酵菌种工作总结
发酵菌种工作是生物工程领域中至关重要的一环,它涉及到微生物的培养、筛
选和改良,是许多生物制药和生物能源生产过程中不可或缺的一部分。

在过去的一段时间里,我们团队在发酵菌种工作方面取得了一些重要的进展和经验,现在我将对这些工作进行总结,以期能够为未来的研究和生产提供一些借鉴和启示。

首先,我们在菌种的筛选和改良方面做了大量的工作。

通过对大量的微生物菌
种进行筛选和评估,我们成功地获得了一些具有优良发酵性能的菌株,并通过基因工程技术对其进行了改良,使其在特定的发酵条件下能够产生更高的产物或者具有更好的抗性。

这为我们后续的生产工作奠定了坚实的基础。

其次,我们在菌种的培养和发酵过程中也进行了一些创新性的工作。

我们针对
不同的菌种和不同的产物,设计了相应的培养基和发酵工艺,以最大限度地提高产物的产量和纯度。

我们还通过对发酵过程中各种参数的精细调控,使得菌种的生长和产物的合成能够达到最佳状态,从而提高了生产效率和产品质量。

最后,我们还在菌种工作的过程中注重了对环境和资源的保护。

我们采用了一
些生物降解和再生利用的技术,将发酵过程中产生的废弃物和废水进行处理和利用,以减少对环境的污染。

我们还积极探索了一些可再生资源的利用途径,以减少对有限资源的消耗。

总的来说,我们在发酵菌种工作方面取得了一些令人鼓舞的成绩,但同时也面
临着一些挑战和困难。

我们将继续努力,不断创新,为生物工程领域的发展贡献自己的一份力量。

希望我们的总结和经验能够对相关领域的研究和生产工作有所帮助。

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大肠杆菌发酵经验总结首先,补料速率与比生长速率直接影响着乙酸的生成速率和积累量(主要是补料速率与比生长速率影响发酵液中的残糖量,进而影响),所以适当的控制补料速率和比生长速率,对于控制乙酸的量有很好的效果。

其次,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;温度对于蛋白的表达也有很重要的影响,较低的发酵温度下所生产出的蛋白大多是有活性的,而较高的发酵温度下产生的蛋白大多一包涵体形式存在。

第三,选取合理的诱导时间非常重要,一般的诱导时间选在指数生长后期,而且诱导时的比生长速率最好能控制在0.2之内,选在此时诱导,1.将菌体的快速生长期与蛋白合成期分开,使这两个阶段互不影响,有利于蛋白的高表达;2.已经得到了大量的菌体,而且菌体的生物量基本接近稳定,不论是从动力学角度,还是能耗,物料成本方面,都比较合理。

第四,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,则容易刑场较低的pH,抑制菌体生长,碳源不足,则容易引起菌体的衰老和自溶。

另外,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。

根据自己的经验,一般情况下,对于一个稳定的发酵工艺下,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后,那就可能是因为碳氮比不合理造成的。

可以适当调整碳氮比。

大家讨论得较多的是关于代谢副产物乙酸对大肠杆菌发酵的影响,针对我们论坛所发的帖,我先总结以下几点,并作出相应解决措施。

一、代谢副产物-乙酸乙酸是大肠杆菌发酵过程中的代谢副产物,在多大的浓度下产生抑制作用各种说法不一,一般认为在好气性条件下,5~10g/L 的乙酸浓度就能对滞后期、最大比生长速率、菌体浓度以及最后蛋白收率等都产生可观测到的抑制作用。

当乙酸浓度大于10或20g/L 时,细胞将会停止生长,当培养液中乙酸浓度大于12g/L 后外源蛋白的表达完全被抑制。

预防乙酸产生的措施:1、通过控制比生长速率来减少乙酸的产生: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。

2、透析培养:在大肠杆菌的培养过程中可以用透析技术除去发酵液中的有害物质,降低乙酸含量从而实现重组菌的高密度发酵和产物的表达。

3、控制葡萄糖的浓度:葡萄糖是大肠杆菌发酵过程中重要的碳源之一,用其作碳源是要将其控制在一个较低的水平上,以减少乙酸的产生。

常用的控制方法主要有:恒pH法:大肠杆菌会代谢葡萄等产生乙酸,使pH 值下降。

因此可通过pH值的高低作为控制葡萄糖的指标,该法的缺点是pH 的变化不完全是由葡萄糖代谢的结果,容易造成补料体系出错。

恒溶氧法: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。

二、温度大肠杆菌发酵最适温度是37 C,当温度最适菌体生长时,比增长速率将会增大。

随温度上升细菌代谢加快,其产生代谢副产物也会增加。

这些副产物会对菌体的生长产生一定的抑制作用。

菌体生长过快也会影响质粒的稳定性。

降低培养温度,菌体对营养物质的摄取和生长速率都会下降。

同时也减少了有毒代谢副产物的产生和代谢热的产生。

有时降低温度更有利于目的蛋白的正确折叠及表达。

在重组大肠杆菌的发酵中不同发酵阶段其最适温度也不同,为了能获得大量的目的蛋白,首先要保证菌体的量,因此在前期可优先考虑菌体的生长,到诱导阶段应将目的产物的表达放在首位。

三、培养方式微生物的培养方式主要有分批、连续和补料分批3种。

大肠杆菌发酵大多采用补料分批培养,这是在现代发酵工艺得到优化的一种方式,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。

补料分批培养已广泛应用于各种各样的初级、次级生物产品和蛋白等的发酵生产中。

生物技术研究者追求的两个主要目标,一是新型生物产品的开发,另一就是为传统的或新生生物产品,寻求更经济的生产方式。

近十年来,利用遗传工程技术来生产一些重要的生物药物,是生物技术领域中迅速发展的一个重要方向。

在这一研究领域里,如何创造更经济、更有效的方法,来提高生产过程的经济性和产品的市场竞争力,已经成为生物技术领域的科学家们所关注的焦点问题。

利用重组DNA技术生产重要的生物药物,在人类文明史上具有划时代的意义。

由于生产成本和生产率的高低直接影响公司的生存,重组生物药物生产过程的优化已经成为一个重要问题。

它包括以下六个方面∶(1)适宜宿主的选择;(2)重组蛋白积累位点(如可溶的胞内积累、胞内聚合积累、周质积累或胞外积累)的确定;(3)重组基因最大表达的分子策略;(4)细胞生长和生产环境的优化;(5)发酵条件的优化;后处理过程的优化。

只有这六个方面都以实现高生产率为目标,整个生产过程的最优化才能实现。

(一)细胞生长环境的优化策略要提高细胞密度和生产率,首先需要对微生物生长的物理和化学环境进行优化,包括生长培养基的组成,培养物理参数(pH、温度和搅拌)及产物诱导条件。

优化这些参数的目的在于保证细胞生长处于最适的环境条件之下,避免营养物过量或不足、防止产物降解以及减少有毒产物的形成。

1.培养基组成的优化培养基中通常含有碳(能)源、氮源,以及微营养物如维生素和微量元素,这些营养物的浓度与比例,对实现生产重组微生物的高密度发酵是很重要的。

例如,过量的Fe2+和CaCO3与相对低浓度的磷酸盐可促进黄曲霉生产L-苹果酸;链霉菌在60~80 mmol/L CO32-存在下,其丝氨酸蛋白酶生产能力可提高10倍之多;在重组微生物达到高细胞密度后,限制磷酸盐浓度可使抗生素和异源白介素β的产率显著提高。

此外还发现,限制精氨酸的浓度虽然会抑制细胞的生长,但比起精氨酸充足时细胞生长优良的情况,其重组α-淀粉酶的产量可提高2倍。

培养基中复合氮源的种类对重组大肠杆菌的高密度发酵也非常重要。

一般地,当流加培养基中含有酵母膏时,重组蛋白不稳定;而当流加培养基中含有蛋白胨时,大肠杆菌不能再利用其所产生的乙酸。

将酵母膏和蛋白胨都加入流加培养基中,不但所生产的重组蛋白非常稳定,细胞还能再利用代谢合成的乙酸,这是一种非常有趣的代谢机制。

恒化技术可用于优化精氨酸营养缺陷型大肠杆菌X90的生长培养基。

使该菌株以0.4 h-1的比生长速率在含精氨酸的基本培养基上生长,待培养达到稳定状态后,在恒化器内分别加入氨基酸、维生素和微量元素来考察这些物质对菌体生长和精氨酸合成的影响。

结果表明,由于氨基酸生物合成途径的末端产物抑制作用,加入某些氨基酸后,细胞生长反而受到抑制。

加入NH4Cl后细胞量则出现了戏剧性的增长。

而添加维生素对菌体生长基本上没有任何影响。

通过计算生物量对每种基质的产率,最终可以确定高密度发酵培养基的组成,在此优化培养基上,大肠杆菌X90细胞密度可达到92 g/L,同时形成56 mg/L的胞外重组蛋白酶。

2.特殊营养物的添加在某些情况下,向培养基中添加一些营养物质能提高生产率。

这些营养物的作用有可能是作为产物的前体,也有可能是阻止产物的降解,例如,在培养重组大肠杆菌生产氯霉素乙酰转移酶(一种由许多芳香族氨基酸组成的蛋白)时添加苯丙氨酸,可将酶的比活力提高大约2倍;在培养重组枯草芽孢杆菌生产β-内酰胺酶的培养基中添加60 g/L的葡萄糖和100 mmol/L的磷酸钾能使重组蛋白的稳定性显著提高。

其原因可能是由于宿主细胞产生的多种胞外蛋白酶的活性被抑制,从而防止了重组蛋白的降解。

在生长培养基中添加特殊物质有时还能以一种未知的机制提高生产率。

例如,在摇瓶培养Micromonospora cbersina时添加碘化钠可使dynemicin A的产量提高35倍,但在小型反应器中却无法重复这一结果。

3.限制代谢副产物的积累培养条件的控制对代谢副产物的形成影响甚大。

在分批或流加培养中,某些营养物的浓度过高均会导致Crabtree效应的产生。

在这种效应下,酿酒酵母会产生乙醇,大肠杆菌则会产生过量乙酸,一旦生成乙酸,细胞生长及重组蛋白的生产均会受到抑制。

大肠杆菌形成乙酸的速度依赖于细胞的生长速度和培养基的组成。

业已确证,如果在培养基中添加复合营养物(如大豆水解物),则会增加乙酸的积累量。

针对如何减轻由于乙酸积累而产生的负面影响,众多研究者进行了大量工作,如利用循环发酵技术来限制乙酸在重组大肠杆菌高密度培养中的积累。

近来也有研究表明,添加某些氨基酸能减轻乙酸的抑制作用。

如在培养基中添加10 mg/L的甘氨酸能显著促进大肠杆菌合成重组α-淀粉酶和β-内酰胺酶,并能刺激酶从周质向培养基中释放,但此时仍有乙酸伴随生成。

(二)培养模式由于许多营养物在高浓度下对细胞有抑制作用,而为了达到高细胞密度,又必须供给大量的营养物质,因此,浓缩营养物必须以与其消耗速率成比例的速度加入反应器中。

为此产生了多种形式的补料策略,它可以简单到线性补料,也可以复杂到利用数学模型计算得出的策略来控制补料速率。

具体来说,培养模式的选择主要依赖于以下三个因素∶(1)所培养细胞的具体代谢行为;(2)利用抑制性底物合成目的产物的潜力;(3)诱导条件以及测量细胞培养各项参数的能力。

1.大肠杆菌流加发酵策略大肠杆菌是迄今为止遗传背景最清楚的菌株,广泛用于基因工程的研究中。

大肠杆菌高密度培养时最关键的问题是如何尽量减少乙酸的产生,因为高浓度葡萄糖或高比生长速率带来的高浓度乙酸会严重抑制细胞生长和重组蛋白的生产。

研究发现,即使葡萄糖浓度只有0.25~0.5 g/L,大肠杆菌仍会产生乙酸。

因此,高细胞密度发酵所采用的流加策略必须按照一定的算法制定,以保持反应器中底物浓度处于较低的水平。

营养物最好以它们的消耗速率加入反应器中,这样不仅可以防止底物积累到毒性水平,也不会使细胞处于饥饿状态。

近年来已经报道了多种控制大肠杆菌流加培养中流加速率的方法,其中大多数是将流加速率与一种物理参数间接耦合(如溶氧、pH或CO2释放速率)。

有学者将溶氧控制在一个预定值上以保证较低的生长速率,结果乙酸产生很少,最终细胞干重达到110 g/L,并发现较低的比生长速率还有利于重组蛋白的高表达。

在另一个控制低比生长速率的高细胞密度培养中,研究者采用先指数流加葡萄糖、铵盐和无机盐,后采用广义线性流加的培养策略,有效地防止了乙酸的积累,重组大肠杆菌的细胞密度达到66 g/L,通过温度诱导可在胞内形成19.2 g/L的活性重组蛋白。

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