[發明專利]基于pH的FCA控制的用途

在審

• 申請號: 201880050991.0
• 申請日: 2018-08-07
• 公開（公告）號: CN111032856A
• 公開（公告）日: 2020-04-17
• 發明（設計）人: S·科內利森;B·卡塞爾斯
• 申請（專利權）人: 諾維信公司
• 主分類號: C12N1/20
• 分類號: C12N1/20;C12Q3/00;C12N1/14;C12N9/54
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 張文輝

披露了一種基于添加或限制性底物后pH信號的擾動來控制至補料分批發酵罐的碳進料的方法。

技術領域

本發明涉及工業發酵方法，特別是在補料分批發酵中控制碳進料。

背景技術

細菌微生物和真菌微生物是工業微生物學的主力，因為它們用于許多不同治療劑(例如青霉素和頭孢菌素)、藥物蛋白(例如胰島素)、多糖類(例如透明質酸)、酶(例如蛋白酶)、以及大宗化學品(例如檸檬酸)的商業化生產。

在工業上，使用補料分批發酵方法是非常普遍的。補料分批發酵是基于將生長限制性營養底物進料至培養物的方法。生長限制性營養物底物通常是碳水化合物，但是原則上它可以是任何營養物，例如氮源。

補料分批發酵(其中微生物生產目的化合物或微生物本身是目的產物)中的碳水化合物添加速率是極其關鍵的工藝參數。已經示出，由于例如不需要的副產物的產生，碳水化合物的過度補料導致多個批次的損失或嚴重降低的生產力。

為了控制補料分批過程中的生長，已采用了不同的策略，其包括基于擾動的控制，在這種情況下，人們在發酵罐中引入擾動，并通常分析發酵液中溶解氧(DO)的響應。

一種此類基于擾動的控制策略是頻率含量分析(FCA)，它是一種在無需過量配料細胞并且不必處理不期望的溢出代謝物(例如乙酸鹽)的情況下，在發酵過程中找到最大碳配料速率的方法。通過脈沖化碳源并隨后分析溶解氧(DO)信號中的響應來獲得FCA信號。DO信號中缺乏響應表明配料速率超過培養物的底物攝取容量。在這種情況下，細胞將不會完全氧化碳源，而是形成不想要的副產物，其可能對期望發酵產物的生長和生產產生負面影響。DO信號中的大的響應表明培養物迅速氧化添加的碳，隨后溶解氧迅速降低。

通常，在FCA控制中，當FCA信號超過界定的固定點時，進料脈沖增加，而當FCA低于固定點時，進料脈沖減少，從而控制向培養物容量的碳進料，以代謝碳源并防止過量進料。

[M.等人1999,Biotech.Bioeng.[生物技術與生物工程]64(5):590-598；O.Johnsson 2015,PhD thesis[博士學位論文],Perturbation-based control ofindustrial fed-batch bioprocesses[工業補料分批生物過程的基于擾動的控制],LundUniversity[隆德大學]]，披露通過跟蹤DO隨時間對脈沖的響應并相應地調整配料速率，可以防止培養物中乙酸鹽的形成

已經使用擾動方法將DO和攝氧速率(oxygen uptake rate，OUR)用于配料控制[M.等人1999,Biotech.Bioeng.[生物技術與生物工程]64(5):590-598；V.S.Whiffin等人2004,Biotech.Bioeng.[生物技術與生物工程]85(4):422-433；B.Henes&B.Sonnleiter 2007,J.Biotech.[生物技術雜志]132:118-126；S.Schaepe等人2014,J.Biotech.[生物技術雜志]192:146-153；O.Johnsson 2015,PhD thesis[博士學位論文],Perturbation-based control of industrial fed-batch bioprocesses,LundUniversity[工業補料分批生物過程的基于擾動的控制],Lund University[隆德大學]]。

發明內容

本發明提供控制補料分批發酵的碳進料的方法，該方法包括向發酵液中添加限制性底物的等分試樣、測量發酵液的pH中的擾動、并響應于pH信號擾動的大小調節碳進料。

具體實施方式