又稱高密度培養。一般指微生物在液體培養中細胞群體密度超過常規培養10倍以上時的生長狀態的培養技術。現代高密度培養技術主要是在用基因工程菌(尤其是大腸埃希氏菌)生產多肽類藥物的實踐中逐步發展起來的。大腸埃希氏菌在生產各種多肽類藥物中具有極其重要的地位，其產品都是高產值的貴重藥品，例如人生長激素、胰島素、白細胞介素類和人干擾素類等。若能提高菌體培養密度，提高產物的比生產速率(單位體積單位時間內產物的產量)，不僅可減少培養容器的體積、培養基的消耗和提高下游工程中分離、提取的效率，而且還可縮短生產周期、減少設備投入和降低生產成本，因此具有重要的實踐價值。
基本介紹
- 中文名：高密度發酵
- 外文名：high cell-density culture,HCDC
- 又稱：又稱高密度培養
- 用在：用在基因工程菌
- 舉例：人生長激素、胰島素
- 優點：縮短生產周期、減少設備投入
簡介,套用,具體方法,
簡介
又稱高密度培養。一般指微生物在液體培養中細胞群體密度超過常規培養10倍以上時的生長狀態或培養技術。現代高密度培養技術主要是在用基因工程菌(尤其是大腸埃希氏菌)生產多肽類藥物的實踐中逐步發展起來的。大腸埃希氏菌在生產各種多肽類藥物中具有極其重要的地位，其產品都是高產值的貴重藥品，例如人生長激素、胰島素、白細胞介素類和人干擾素類等。若能提高菌體培養密度，提高產物的比生產速率(單位體積單位時間內產物的產量)，不僅可減少培養容器的體積、培養基的消耗和提高下游工程中分離、提取的效率，而且還可縮短生產周期、減少設備投入和降低生產成本，因此具有重要的實踐價值。
套用
不同菌種和同種不同菌株間，在達到高密度的水平上差別極大。有人曾計算過在理想條件下，大腸埃希氏菌的理論高密度值可達200 g(濕重)/L,還有人至認為可達400 g/L。在前一情況下，幾乎1/4發酵液中都占滿著大腸埃希氏菌細胞，引起培養液力高黏度，其流動性也幾近喪失。至今已報導過的高密度生長的實際最高紀錄為E.coli W3110的174 g(濕重)/L和用於生產PHB的E.coli工程菌的175.4 g(濕重)/L。由於微生物高密度生長的研究時間尚短，理論研究還待深入，因此，被研究過的微生物種類還局限於E.coli和釀酒酵母等少數兼性厭氧菌上。
具體方法
進行高密度培養的具體方法很多，應綜合考慮和充分動用這些規律以獲最佳效果：選取最佳培養基成分和各成分含量，合適的C/N比也是E.coli高密度培養的基礎；補料，是E.coli工程菌高密度培養的重要手段之一。若在供氧不足時，過量葡萄糖會引起葡萄糖效應，並導致有機酸過量積累，從而使生長受到抑制。因此，補料一般應採用逐量流加的方式進行；提高溶解氧的濃度，提高好氧菌和兼性厭氧菌培養時的溶氧量也是進行高密度培養的重要手段之一。大氣中僅含21%的氧，若提高氧濃度至用純氧去培養微生物，就可大大提高高密度培養的水平，例如，有人用純氧培養酵母菌，就可使菌體濕重達到100g/L；防止有害代謝產物的生成乙酸是E.coli產生的對自身的生長代謝有抑制作用的產物。為防止它的生成，可採用諸如選用天然培養基，降低培養基的pH,以甘油代替葡萄糖作碳源，加入甘氨酸、甲硫氨酸，降低培養溫度(從37℃下降至26～30℃)，以及採用透析培養法去除乙酸等。
