高密度发酵

微生物在液体培养中细胞群体密度超过常规培养10倍以上时的生长状态的培养技术

又称高密度培养。一般指微生物在液体培养中细胞群体密度超过常规培养10倍以上时的生长状态的培养技术。现代高密度培养技术主要是在用基因工程菌(尤其是大肠埃希氏菌)生产多肽类药物的实践中逐步发展起来的。大肠埃希氏菌在生产各种多肽类药物中具有极其重要的地位，其产品都是高产值的贵重药品，例如人生长激素、胰岛素、白细胞介素类和人干扰素类等。若能提高菌体培养密度，提高产物的比生产速率(单位体积单位时间内产物的产量)，不仅可减少培养容器的体积、培养基的消耗和提高下游工程中分离、提取的效率，而且还可缩短生产周期、减少设备投入和降低生产成本，因此具有重要的实践价值。

简介

又称高密度培养。一般指微生物在液体培养中细胞群体密度超过常规培养10倍以上时的生长状态或培养技术。现代高密度培养技术主要是在用基因工程菌(尤其是大肠埃希氏菌)生产多肽类药物的实践中逐步发展起来的。大肠埃希氏菌在生产各种多肽类药物中具有极其重要的地位，其产品都是高产值的贵重药品，例如人生长激素、胰岛素、白细胞介素类和人干扰素类等。若能提高菌体培养密度，提高产物的比生产速率(单位体积单位时间内产物的产量)，不仅可减少培养容器的体积、培养基的消耗和提高下游工程中分离、提取的效率，而且还可缩短生产周期、减少设备投入和降低生产成本，因此具有重要的实践价值。

应用

不同菌种和同种不同菌株间，在达到高密度的水平上差别极大。有人曾计算过在理想条件下，大肠埃希氏菌的理论高密度值可达200 g(湿重)/L,还有人至认为可达400 g/L。在前一情况下，几乎1/4发酵液中都占满着大肠埃希氏菌细胞，引起培养液力高黏度，其流动性也几近丧失。至今已报道过的高密度生长的实际最高纪录为E.coli W3110的174 g(湿重)/L和用于生产PHB的E.coli工程菌的175.4 g(湿重)/L。由于微生物高密度生长的研究时间尚短，理论研究还待深入，因此，被研究过的微生物种类还局限于E.coli和酿酒酵母等少数兼性厌氧菌上。

具体方法

进行高密度培养的具体方法很多，应综合考虑和充分动用这些规律以获最佳效果：选取最佳培养基成分和各成分含量，合适的C/N比也是E.coli高密度培养的基础；补料，是E.coli工程菌高密度培养的重要手段之一。若在供氧不足时，过量葡萄糖会引起葡萄糖效应，并导致有机酸过量积累，从而使生长受到抑制。因此，补料一般应采用逐量流加的方式进行；提高溶解氧的浓度，提高好氧菌和兼性厌氧菌培养时的溶氧量也是进行高密度培养的重要手段之一。大气中仅含21%的氧，若提高氧浓度至用纯氧去培养微生物，就可大大提高高密度培养的水平，例如，有人用纯氧培养酵母菌，就可使菌体湿重达到100g/L；防止有害代谢产物的生成乙酸是E.coli产生的对自身的生长代谢有抑制作用的产物。为防止它的生成，可采用诸如选用天然培养基，降低培养基的pH,以甘油代替葡萄糖作碳源，加入甘氨酸、甲硫氨酸，降低培养温度(从37℃下降至26～30℃)，以及采用透析培养法去除乙酸等。

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