[其他]控制培養(yǎng)的方法及其設(shè)備

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 101986000001928
• 申請日: 1986-03-25
• 公開（公告）號: CN86101928B
• 公開（公告）日: 1987-12-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 清水范夫;福真一;西村信子;緒田原蓉二;住谷知明
• 申請（專利權(quán)）人: 株式會社日立制作所
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進委員會專利代理部
• 代理人: 顧柏棣;辛敏忠

一種在好氧條件下對細胞進行控制培養(yǎng)以生產(chǎn)代謝物的方法，其特征在于向培養(yǎng)基中加入底物和（或）誘導(dǎo)物，用細胞的二氧化碳釋放量為基礎(chǔ)的第參數(shù)和細胞耗氧量為基礎(chǔ)的第二參數(shù)之比率的變化為指導(dǎo)，判定細胞生長和（或）代謝物生產(chǎn)的終點或終止培養(yǎng)。其中的比率例如是呼吸商。

本發(fā)明涉及控制培養(yǎng)的方法及其設(shè)備。更具體地講，是涉及控制培養(yǎng)由微生物、動物細胞或植物細胞有效地生產(chǎn)如抗生素、氨基酸、酶和生理活性等代謝物的方法及其設(shè)備。

用微生物、動物細胞或植物細胞生產(chǎn)上述代謝產(chǎn)物屬于常規(guī)技術(shù)。大多數(shù)已經(jīng)采用的常規(guī)方法，是在培養(yǎng)罐中的培養(yǎng)基中對種子培養(yǎng)物進行簡單的分批式培養(yǎng)，其生產(chǎn)力很低。

因此，本發(fā)明者對在培養(yǎng)過程中加入底物和誘導(dǎo)物從而改善生產(chǎn)力的培養(yǎng)方法進行了研究。迄今還沒有報導(dǎo)過應(yīng)在培養(yǎng)階段加入底物和誘導(dǎo)物的工業(yè)性研究。

例如，日本公開待批專利第141796/1983已經(jīng)公開了一種生產(chǎn)代謝物，即肽的培養(yǎng)方法。然而，在這一方法中卻不可能觀察到細胞的連續(xù)生長，即在線生長。那么事實上當然也就沒有討論加入底物和（或）相似物質(zhì)的適宜時機。日本公開待批專利第125686/1977揭示了一種培養(yǎng)酵母的方法，但它不是用來生產(chǎn)代謝物的。這一方法根據(jù)總耗氧率將肉湯加到培養(yǎng)基中，并同時使稱為呼吸商的指數(shù)保持在限定范圍內(nèi)。因此，其中并沒有采用通過監(jiān)測呼吸商的變化以加入底物和（或）類似物的過程。

本發(fā)明的目的是提供一種以工業(yè)規(guī)模有效地培養(yǎng)細胞并生成代謝物的方法及其設(shè)備。

在本發(fā)明的方法中，是在好氧條件下培養(yǎng)細胞以生產(chǎn)代謝物，其特征在于，向培養(yǎng)液中加入底物和（或）誘導(dǎo)物，確定細胞生長和（或）代謝物生產(chǎn)的終點，或者根據(jù)作為細胞培養(yǎng)物的二氧化碳釋放量的第一參數(shù)與作為耗氧量的第二參數(shù)的變化比率來終止培養(yǎng)。

本發(fā)明中所用的細胞，可以是微生物細胞、動物細胞或植物細胞。將本發(fā)明應(yīng)用于培養(yǎng)基因重組的細菌細胞時，將會產(chǎn)生特別顯著的效應(yīng)。

在本發(fā)明的方法中，代謝物的生產(chǎn)可在細胞培養(yǎng)之后進行，或在細胞培養(yǎng)的同時進行。從工業(yè)觀點出發(fā)，則優(yōu)選后一種方法。

對每一個參數(shù)的測定及對培養(yǎng)的控制，包括根據(jù)參數(shù)來開始或停止控制，最好以在線方式進行。

以這樣的參數(shù)為基礎(chǔ)的一個典型的比率是呼吸商，此后簡稱為RQ。RQ指的是二氧化碳量與氧氣量之比，并由下列各式所代表。即RQ可用下列各式確定，其中△O₂表示輸入氣與排出氣之間氧氣量的改變，相似地，△CO₂代表輸入氣與排出氣之間二氧化碳量的改變，Q代表總的氣體量，Ce11代表細胞數(shù)量。

RQ＝△CO₂/△O₂ （1）

RQ＝Q·△CO₂/Q·△O₂ （2）

RQ＝（△CO₂/Cell）/（△O₂/Cell） （3）

上面各式中，△O₂和△CO₂是基于上述數(shù)據(jù)的參數(shù)。在預(yù)先知道輸入氣中各成份濃度的情況下，則只需測定排出氣中各成分的濃度。而且，這一比率不受RQ的限制，它能被下述方式修飾。例如這樣的一些比率，RQ^-1;RQ×A，此處A代表一個常數(shù)，RQ÷B，此處B代表一個常數(shù)，△CO₂/（△CO₂+△O₂），△O₂/（△O₂+△CO₂），（△CO₂×B）/△O₂×A）和（△CO₂+A）/（△O₂+B），它們均可用于本發(fā)明。

加入底物和（或）誘導(dǎo)物的時機根據(jù)RQ來確定，最好在RQ開始上升至這一上升剛好終止的期間內(nèi)加入。

RQ的第二個峰，一般被認為是判定代謝物生產(chǎn)終止的尺度，因此，優(yōu)選在這一點終止培養(yǎng)。