При культивировании кишечной палочки в ферментерах обычно используются конкретные ферментированные среды, оптимизированные в соответствии с потребностями роста и производственными целями кишечной палочки. Вот некоторые из наиболее часто используемых ферментирующих сред и их рецептов: ферментативные среды, обычно используемые для кишечной палочки, включают в себя в основном следующие:

Культурная среда LB (Lysogeny Broth)

Среда LB является широко используемой средой для культивирования кишечной палочки, которая подходит для роста, поддержания и массового культивирования кишечной палочки.

Основные компоненты:

·Пептон поджелудочной железы (Tryptone): 10 г / л

·Экстракт дрожжей (Yeast Extract): 5 г / л

·Хлорид натрия (NaCl): 10 г / л

особенности:

·Богатый питательными веществами, подходит для быстрого роста кишечной палочки.

·Можно добавлять агар в твердые питательные среды.

ТБ питательная среда (Terrific Broth)

ТБ питательная среда содержит больше питательных веществ, чем LB, и подходит для ферментации с высокой плотностью.

Основные компоненты:

·Пептон поджелудочной железы (Tryptone): 12 г / л

·Экстракт дрожжей (Yeast Extract): 24 г / л

·Глицерол (Glycerol): 4 мл / л

·Гидрофосфат калия (KH2PO4): 12,54 г / л

·Дигидрофосфат калия (K2H2PO4): 8,56 г / л

·Хлорид аммония (NH4Cl): 3,4 г / л

особенности:

·Обеспечивает более высокие питательные вещества, подходящие для культур клеток высокой плотности.

·Часто используется для экспрессии белка и массового производства.

3. Среда SOB:

Применяется для экспрессии белка кишечной палочки, который повышает выработку белка, а также для приготовления среды SOC.

Основные компоненты:

·2% Пептон

·0,5% Дрожжевой экстракт

·10 мМ NaCl

·2,5 мМ КCl

·10 мМ MgCl2

·10 мМ МгСО4

·РХ7,5

особенности:

·Состав более сложный, более питательный, с высоким содержанием азота, подходит для экспериментов в молекулярной биологии.

4. Среда SOC:
В основном используется для подготовки и преобразования сенсорных клеток кишечной палочки, которые могут повысить эффективность преобразования, а также для экспрессии белков.

Основные компоненты:

·2% Пептон

·0,5% Дрожжевой экстракт

·10 мМ NaCl

·2,5 мМ КCl

·10 мМ MgCl2

·10 мМ МгСО4

·20 мм D - глюкоза

·РХ7,5

особенности:

·Добавление глюкозы на основе питательной среды SOB обеспечивает прямой источник углерода, способствующий росту кишечной палочки.

5. Среда M9

Среда M9 - это базовая среда, которая обычно используется для конкретных экспериментальных потребностей, таких как культивирование штаммов с дефицитом питательных веществ.

Основные компоненты:

·葡萄糖 Глюкоза: 4 г/л

·Хлорид аммония (NH4Cl): 1 г / л

·Хлорид натрия (NaCl): 0,5 г / л

·Гидрофосфат калия (KH2PO4): 3 г / л

·Дигидрофосфат натрия (Na2H2PO4): 6,78 г / л

·Сульфат магния (MgSO4): 0241 г / л

·Хлорид кальция (CaCl2): 0011 г / л

особенности:

·Питательные вещества относительно просты и часто используются в фундаментальных исследованиях или экспериментах, требующих строгого контроля за питательными условиями.

Среда 2xYT

Среда 2xYT является вариантом среды LB, которая содержит более высокие питательные вещества и подходит для культур с высокой плотностью.

Основные компоненты:

·Пептон поджелудочной железы (Tryptone): 16 г / л

·Экстракт дрожжей (Yeast Extract): 10 г / л

·Хлорид натрия (NaCl): 5 г / л

особенности:

·Богатый питательными веществами, подходит для культивирования кишечной палочки высокой плотности.

Дополнения:

Во время ферментации кишечной палочки могут потребоваться следующие добавки:

·Антибиотики: используются для выбора устойчивых штаммов.

·Индукторы: например, IPTG, используемые для индукции экспрессии рекомбинантных белков.

·Микроэлементы и витаминные растворы: используются для поддержки роста клеток.

В процессе ферментации формула и условия питательной среды (например, pH, температура, растворенный кислород и т.д.) должны быть скорректированы в соответствии с конкретными экспериментальными целями и производственными требованиями. Например, если требуется ферментация высокой плотности, необходимо увеличить количество сульфата магния, добавка в подходящий дрожжевой порошок может добавить увеличение цикла ферментации, добавление сульфата аммония может повысить концентрацию бактерий. Процесс ферментации должен проходить в строго стерильных условиях и контролировать параметры процесса ферментации, чтобы убедиться, что ферментация достигает желаемых результатов.

Процесс разработки ферментации кишечной палочки обычно включает в себя следующие ключевые этапы:

1.Структура штамма:

Прежде всего, необходимо выбрать хороший штамм, который включает в себя проектирование маршрутов генной инженерии, модификацию и скрининг штаммов, изучение условий в бутылках и так далее.

Оптимизация среды:

Культивирующая среда является важной частью процесса ферментации кишечной палочки. Необходимо скорректировать формулу питательной среды в соответствии с различными штаммами и требованиями к продукту, чтобы лучше понять состав питательной среды, можно провести DOE скрининг, основные компоненты включают в себя сочетание источников углерода, источников азота, неорганических солей и факторов роста.

Оптимизация и контроль технологических параметров:

Температура: оптимальная температура для роста кишечной палочки обычно составляет 37°C, но диапазон температур может быть соответствующим образом скорректирован в зависимости от цели ферментации и свойств штамма.

pH: оптимальный уровень pH для роста кишечной палочки составляет 7 ± 0,2. В процессе ферментации необходимо поддерживать стабильность pH ферментатора с помощью стратегии кислотно - щелочной добавки.

Растворимый кислород (DO): критическая концентрация растворенного кислорода в кишечной палочке составляет от 20% до 30%. Недостаток растворенного кислорода приводит к накоплению уксусной кислоты, что влияет на рост бактерий; Высокий уровень растворения кислорода может привести к отравлению кислородом. Поэтому уровень растворенного кислорода необходимо контролировать путем регулирования скорости перемешивания, количества вентиляции и других параметров.

Стратегия добавки: выберите добавки для пакетной ферментации, чтобы достичь высокой плотности ферментации кишечной палочки и получить больше биомассы. В процессе пополнения необходимо в режиме реального времени контролировать потребление питательных веществ в ферментере, разработать процесс пополнения, определить тип добавки и время пополнения и количество добавки.

Процесс ферментации может быть разработан с использованием аналогичного программного обеспечения, такого как minitab или JMP, для экспериментального проектирования DOE, чтобы ускорить экспериментальный процесс и найти лучшие и более надежные технологические параметры.