重组E.coli生产类人胶原蛋白发酵调控策略与500L中试规模放大方法优化(14)

西北大学博士学位论文

１．２．２重组Ｅｃｏｌ，高密度发酵过程乙酸的控制

近年来，为了控制Ｅｃｏｌｉ高密度发酵过程中乙酸的形成，并最终提升目标蛋白的产量，在过程控制及基因修饰方面做了大量的研究［Ｅｉｔｅｍａｎ＆Ａｌｔｍａｎ２００６；Ｍｅｙｅｔａ１．２００７】。过程控制优化方法涉及到抑制或降低乙酸的培养基的设计和培养条件的优化。而基因工程的方法是通过改变微生物自身的基因以减少乙酸的生化合成。

乙酸形成的速率与细胞生长的速率及细胞消耗葡萄糖的速率直接相关。在分批．补料过程常见的操作模式中，培养物的生长速率由限制性底物的补料速率决定。具体来讲，当细胞生长超过葡萄糖的比消耗速率时，Ｅｃｏｌｉ培养物就会产生乙酸，而不管培养中供氧情况如何：当葡萄糖为限制性底物时，产物得率与比生长速率直接相关，细胞生长速率超过临界生长速率时，Ｅｃｏｌｉ产生乙酸（图１．１）。

，图１．１

Ｆｉｇ．１－１葡萄糖为限制性底物比生长速率、乙酸形成速率、比氧吸收速率的关系

ｔｈｅＲｅｌａｔｉｏｎｓｂｅｔｗｅｅｎｓｐｅｃｉｆｉｃｇｒｏｗｔｈｒａｔｅ．ｓｐｅｃｉｆｉｃｏｘｙｇｅｎｕｐｔａｋｅｒａｔｅａｎｄｓｐｅｃｉｆｉｃａｃｅｔａｔｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｒａｔｅ，ｕｓｉｎｇｇｌｕｃｏｓｅａｓｌｉｍｉｔｉｎｇｎｕｔｒｉｅｎｔ－［Ｅｉｔｅｍａｎ＆Ａｌｔｍａｎ２００６】

另一方面，乙酸生成与氧的消耗速率直接相关，与细胞可得到的氧的多少并无关系。也就是说，不管生物反应器的供氧多快，Ｅｃｏｌｉ消耗氧的能力有限。该氧消耗的极值对应于乙酸开始生成的细胞生长速率（图ｌ一１）。这样，大多数过程设计或基因修饰以最终降低甚至完全抑制乙酸分泌的目标就是让细胞生长速率和氧的消耗速率达到一个更好的平衡。

１．２．２．１培养基成分和配比的选择

培养基的组成对培养过程及乙酸形成影响很大。葡萄糖会引起乙酸生成，而用甘露糖和果糖代替葡萄糖可降低乙酸积累量。例如，有报道在分批培养采用果糖取代葡萄糖作为碳源，可有效降低乙酸生成量，蛋白产量增加６５％［Ａｒｉｓｔｉｄｏｕ

ｅｔａ１．１９９９］。而文献中

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