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(18)

第一章文献综述

２０００］。ｐＨ恒定控制法的本质的缺陷在于它检测到的是细胞的饥饿状态，而不是直接检测乙酸的生成［Ｅｉｔｍａｎ＆Ａｌｔｍａｎ２００６］。

溶氧恒定控制法（ＤＯ．ｓｔａｒ）：高补糖速率不是产生乙酸的唯一原因，供氧不足也会发生此现象，缺氧可迫使糖进入混合酸发酵途径［Ｘｕｅｔａ１．１９９９］。因此如发酵过程中供氧能力成为限制因素，以溶氧浓度作为控制参数以确保溶氧不成为限制因素，即保证设备的供氧能力大于摄氧能力［冯尔玲于公义１９９５１。

菌体利用营养物生长代谢时，会消耗氧气，当耗氧速率大于反应器的供氧速率时，发酵液中溶氧会下降。反之亦然。因此，溶氧的变化间接反映了细菌生长的旺盛程度。当葡萄糖浓度降低到一定程度时，茵体代谢强度下降，所消耗氧气的量下降，在反应器供氧水平不变时反映为溶氧的上升，因此根据溶氧曲线补加葡萄糖，保持溶氧恒定，可以使葡萄糖浓度控制在较低的水平［李民等１９９８；郑志勇２００４；沈林南等１９９９；Ｃａｓｔａｎ＆Ｅｎｆｏｒｓ２０００］。

在化学合成培养基中，恒溶氧法对葡萄糖耗尽的响应比恒ｐＨ法灵敏，但在天然培养基中（如添加酵母抽提物、蛋白胨时），当碳源耗尽时，溶氧值的变化并不明显，这是由于细胞在继续利用其它底物，因此对于半合成或天然培养基，ｐＨ—ｓｔａｔ法ＬＩ＇，ＤＯ—ｓｔａｔ法更为合适［Ｌｅｅ１９９６】。

溶氧探测补料法：采用脉冲补糖并监测溶氧对于这些脉冲的响应来确定补料速率［Ａｋｅｓｓｏｎｅｔａ１．１９９９，２００１；Ｊｏｈｎｓｔｏｎｅｔａ１．２００２，２００３］。由于该法不受菌株和发酵过程中代谢变化的影响，因而被认为是最有前途的补料方式［Ｅｉｔｍａｎ＆Ａｌｔｍａｎ２００６］。其理论基础是，比氧吸收速率的最大值刚好对应于乙酸产生的临界比生长速率［图１．１］，因而，溶氧对脉冲补料做出反应的变化表明过程在低于临界比生长速率下操作，而溶氧对脉冲补料无反应，则表明过程在高于临界比生长速率下操作。

溶氧探测补料技术在很多重组体系的分批．补料培养中都得到了成功应用［Ａｋｅｓｓｏｎｅｔａ１．１９９９，２００１；Ｊｏｈｎｓｔｏｎｅｔａ１．２００２，２００３；Ｖｅｌｕｔｅｔａ１．２００６；郑志勇姚善泾２００６；廖鲜艳等２００７】。该法最大的优点是可以很快找到培养体系的最佳补料速率，从而大大降低优化补料的实验量。

１．２．２．３透析培养

除以上培养基及补料策略方面，还可以通过在发酵过程中从发酵液中移除乙酸降低乙酸抑制作用，该法的优点是不需要降低细胞的比生长速率。其中，采用透析过程移除生长抑制代谢物已被成功用于糖浓度恒定的重组蛋白的高密度发酵［Ｎａｋａｎｏｅｔ

ａ１．１９９７；

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