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高细胞密度发酵技术的研究

  • 来源:3dhentai-fortune.net 网站编辑:广世生物 发表时间:2022-04-14 11:28

 

高浓度发酵(HCDF)是指利用一定的培养技术和设备,通过提高菌体生物量与目标产物的比值,获得较高的外源蛋白产量而进行的发酵。它的开发至今只有20多年的历史,其中最简单的应用就是生产面包酵母,以及利用烷烃和有机废水生产单细胞蛋白,这也是它最初的应用。近年来,随着人们对重要工业微生物遗传背景和生理特性的认识不断加深,高细胞密度发酵技术也在这一基础上扩展了应用范围。引述黄莉娟《高浓度发酵技术研究进展》。
高胞密度概念
高细胞密度是一个相对概念,一般认为其上限值为150~200g/L,下限值为20~30g/L,但对某些极端的或自养微生物来说,细胞浓度达到1g/L也可以算高细胞密度。一般而言,凡细胞密度较高的细胞都可以称为高细胞密度,以便接近其理论值。
高浓度发酵的优势在于。
采用高细胞密度发酵技术,可提高菌体浓度,从而提高菌体产量;相应缩小反应器容积,缩短生产周期,减少设备投资;加强后续分离提取,在一定程度上减少废水排放;降低生产成本,提高综合生产效率。
高浓度发酵技术的应用领域。
在生物制品生产中的应用。
实验研究表明,高密度发酵技术已广泛应用于工程菌生产各种干扰素、生长因子、生物酶、多肽、多糖等多种活性成分的生产过程中。
在食品工业上的应用。
高浓度发酵技术可以用来培养活细胞(即所需产品),例如,通过改善培养环境和调节方式,使乳酸菌发酵成高浓度的乳酸菌。此外,高浓度的细胞发酵还可用于酵母菌产生酒精、螺旋藻细胞产生螺旋藻等。
高浓度发酵技术的建立策略
在高浓度细胞发酵中,接种量、营养素、抑制剂积累、溶氧浓度、培养温度、酸碱度、补料方式和发酵液的流变学特性等是影响发酵效果的重要因素。为了实现高细胞密度发酵工艺,需要在传统发酵工艺的基础上,对培养环境、培养方式、诱导策略和生物反应器等进行优化选择。
培养环境及其优化。
一培养基的构成。
二培养条件。
三是有害代谢物的调节。
二是培养方式选择。
补料分批培养、有生长抑制剂时渗析、透析和过滤培养、固定化细胞培养和微孔膜截流细胞循环培养是实现高细胞密度发酵的主要方法,其中补料分批培养的研究最完善,应用最广泛。
三是诱导产品的策略。
在具有诱导型启动子重组生物体的许多高细胞密度发酵中,只有分离生长时间和产物形成时间,才能获得最高生产力。如果诱导物或产物对细胞有毒性危害,则应人为地区分诱导期和生长期,即采用二级连续培养模式。通常在菌体对数生长或对数生长中后期,即A600值0.5~0.7时,可诱导表达产物。
培养过程中的测控。
高胞密度发酵过程测控系统是发酵系统的重要组成部分,通过该系统可以对发酵过程进行有效的检测和控制,保证发酵生产过程的正常进行,从而提高发酵产量和质量。采用离线检测的方法,根据发酵生产时间进行抽样检测,由于无法对发酵过程进行实时监测,且测量控制效率较低,对发酵生产具有潜在的影响。随著科技的发展,在线监测,即利用软测量技术进行实时检测和反馈,可以更好地指导生产,在发酵生产过程中的应用也越来越广泛。
生物反应器的选型;
选择通常用于高细胞密度培养的生物反应器有普通搅拌发酵罐、带外置或内置细胞保留器的搅拌发酵罐、透析膜反应器、气旋式反应器、气升式反应器和振动陶瓷瓶反应器等。
六、诱导期甲醇流动法的研究概况。
一些高密度训练不是为了获取细胞,而是为了提高蛋白质的表达,比如巴斯德毕赤的酵母表达系统,它从20世纪80年代发展到现在,作为一个真核表达系统,已经显示了很多优点。实验结果表明,在毕赤酵母的诱导表达阶段,控制甲醇浓度对培养基的质量分数有重要意义,并为新菌株的建立提供了一种有效的方法。当前甲醇流加的调节主要有以下3种方式:(1)以溶氧为基础进行调节;(2)甲醇流加的气相色谱控制。(3)混合流动甲醇甘油。

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