[發明專利]可控發酵的方法和步驟

無效

• 申請號: 200680050244.4
• 申請日: 2006-11-07
• 公開（公告）號: CN101351543A
• 公開（公告）日: 2009-01-21
• 發明（設計）人: 達瑞爾·瑪努塞恩;丹尼斯·博斯克
• 申請（專利權）人: 維文蒂阿生物技術股份有限公司
• 主分類號: C12M1/36
• 分類號: C12M1/36;C12P1/04
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司
• 代理人: 佟紅巖;王繼長

技術領域

本發明涉及對發酵過程中的細胞補料進行控制的新方法和步驟。

背景技術

發酵是生物技術工業中制備產品的一種重要的方法。例如，許多酶、 抗生素、生化藥劑、診斷劑以及治療劑都是在發酵生產設備中大批量生產 制得的。通常，發酵是通過補料-分批培養、連續或細胞循環的連續培養 在水性狀態下完成。

發酵的一個主要目標是實現培養基中細胞產率的最大化。產率通常隨 著細胞密度的增加而增加。然而，高密度的培養基存在各種問題，包括 固態和氣態基質在水性培養基中的可溶性、基質在增長方面的限制和/或抑 制、基質和產品的不穩定性以及揮發性、產品或代謝副產物會積聚至生長 抑制的程度、產品的降解、CO₂以及熱的高散出率、高的氧需求以及在非 常粘稠的培養基中增加的培養基粘度(Risenberg?and?Guthke，1999)。在發 酵系統中的兩個最常測量到的變量是溶解氧(DO)濃度以及發酵培養基的 pH。這些是細胞生理學的關鍵性指標。

對這些其中一些問題已經研究出相應的解決方法。例如，Korz等在 1994年描述了一種補料-分批培養技術，其采用預先確定的恒定補料速率， 在該速率下可防止乙酸積聚。(Korz等，1995年)，Chen等在1997年 描述了一種通過改變營養補料的供給速率以及攪拌速率而對發酵進行控 制(Chen等，1997年)。其它的方法包括隨時間增加氧的供給或通過直 接控制pH。可參考Reisenberg和Guthke在1999的綜述。然而，需要 復雜或特定的算法的補料-分批發酵通常難以得到實現、驗證并用于生產 中。

發明內容

本發明的發明者們已研發出新的根據溶解氧的程度對發酵系統中的細 胞補料進行控制的方法和步驟。

相應地，本發明提供一種在誘導期對發酵系統中的細胞補料進行控制 的方法，所述方法包括：

(a)測定發酵系統中的溶解氧(DO)以及pH水平；

(b)(i)當pH值低于pH-stat(pH-恒定)調定點時提高DO-stat(DO-恒 定)調定點或(ii)當pH值高于pH-stat調定點時降低DO-stat調定點；以及

(c)當DO水平高于DO-stat調定點時向細胞提供營養補料。

在一種具體的實施方式中，本發明提供一種對包含生長期和誘導期的 發酵系統中的細胞補料進行控制的方法，所述方法包括：

(1)將細胞和培養基添加到發酵系統中；

(2)測定在生長期內發酵系統中的溶解氧(DO)以及pH水平；

(3)當DO水平達到預定值時增加系統的氣流和攪拌速率至最大值；

(4)當DO和/或pH水平升高時向系統內加入第一批營養補料；

(5)當DO降低時停止加入第一批營養補料，其中DO-stat調定點是通 過將生長期內測得的最低DO值加上一個預設值后確定。

(6)測定誘導期內發酵系統中的溶解氧(DO)以及pH水平；

(7)(i)當pH值低于pH-stat調定點時提高DO-stat調定點或(ii)當pH值 高于pH-stat調定點時降低DO-stat調定點；以及

(8)當DO水平高于DO-stat調定點時向細胞提供第二批營養補料。

本發明的一種實施方式為控制發酵的方法，其包括如下步驟：

(a)測定發酵培養基的pH，其中當pH等于或小于pH恒定調定點 時，提高溶解氧(DO)-恒定調定點；以及

(b)測定發酵培養基的DO，其中當DO等于或大于DO-stat調定點 時，向發酵培養基中加入營養補料。

其中重復步驟(a)～(b)直至發酵完成。

本發明的另一種實施方式為實施發酵的過程，其包括如下步驟：

通過改變DO-stat調定點將發酵培養基的pH維持在設定值附近，其 中DO-stat調定點的改變是反比于測定的pH和pH-stat調定點之間的差值； 并且

通過改變營養補料的供給速率將發酵培養基的DO維持在設定值附 近，且其中營養補料速率的改變是正比于當前DO-stat調定點和上一次 DO-stat調定點之間的差值。

從下面詳細的描述中可以看出本發明的其它特性以及優點。然而，應 當理解的是，由于本領域技術人員將能夠根據這里的詳細描述在本發明精 神和范圍內做出各種變化和改變，因此本發明給出的詳細描述和具體實施 例僅是出于示例的目的。