一种提高大肠杆菌发酵生产质粒产量的方法技术

本发明专利技术公开了一种培养大肠杆菌发酵生产质粒的方法，包括如下步骤：将大肠杆菌种子接入到LB种子培养基中进行活化，然后转入发酵罐中进行高密度培养，通过补料和酸碱调控pH值，并为大肠杆菌的生长提供营养物质，发酵培养过程中将溶解氧与通气量、转速和通氧量进行联动，通过升温

【技术实现步骤摘要】
一种提高大肠杆菌发酵生产质粒产量的方法

：
[0001]本专利技术涉及一种发酵方法，具体涉及一种大肠杆菌的发酵方法。

技术介绍
：
[0002]基因治疗作为一个高速发展的行业，是将DNA自身作为高效生物物质利用的一项医学技术。然而无论是体内还是体外基因转移都需要一种安全、无毒的工具来携带外源基因进入细胞内，这种工具被称为载体，质粒DNA作为一种新的非病毒转基因载体。宿主菌的选择是一个合适的重要环节，大肠杆菌因其培养要求低、生长迅速，遗传背景清楚和表达量高等优点，是生命科学研究的模式生物之一。并且大肠杆菌的高密度细胞培养技术(high cell density cultivation,HCDC)能够显著提高菌体发酵密度，最终提高产物的比生产率，达到提高质粒产量的目的。目前，大肠杆菌生产质粒时，由于质粒对菌体产生的负荷，因此存在着大肠杆菌的OD值较低从而导致质粒产量无法得到提高的问题。如何有效提高发酵大肠杆菌的OD值并提高质粒的产量已成为急需解决的问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于，针对大肠杆菌生产质粒产量较低的情况，优化了发酵的配方及培养方式，提高了菌体的OD值和质粒产量。本专利技术通过优化发酵培养基配方保证前期菌体拥有足够的营养物质，通过添加各种微量元素，对菌体代谢进行扰动，促进菌体的代谢，有利于质粒的拷贝，菌体培养过程中通过多阶段控温，分别实现了菌体的积累和产物的合成。通过持续的补料实现了菌体的高密度生长。通过本专利技术所述的方法提高了质粒的产量，降低了生产的成本。
[0004]为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0005]一种培养大肠杆菌发酵生产质粒的方法，包括如下步骤：
[0006](1)取一支大肠杆菌甘油冷冻管，按照1％
‑
5％的接种比接入到LB种子培养基中，进行活化；
[0007](2)将种子培养基放入摇床中，培养6
‑
10h；
[0008](3)根据发酵培养基的配方配置发酵培养基，将培养基进行灭菌，灭菌完成后进行冷却，之后设定发酵培养的参数；
[0009](4)将培养完成的种子转入发酵罐中，进行发酵培养30
‑
36h，培养过程采用酸和碱调控pH值；
[0010](5)发酵培养过程中，通过流加补料培养基维持大肠杆菌的生长；
[0011](6)发酵培养过程中，将溶解氧与通气量、转速和通氧量进行联动；
[0012](7)发酵培养过程中，通过升温
‑
降温
‑
再升温的方式对温度进行调控。
[0013]较佳的，步骤(2)中所述的摇床，其培养温度为30
‑
37℃，转速为150
‑
250rpm。
[0014]较佳的，步骤(3)中所述发酵培养基为：葡萄糖5
‑
12g/L，甘油3
‑
10g/L，Ye酵母5
‑
10g/L，AOF蛋白胨8
‑
15g/L，磷酸氢二钾0.5
‑
3g/L，磷酸二氢钾0.5
‑
3g/L，硫酸铵0.5
‑
1.0g/
L，硫酸镁0.1
‑
0.5g/L，氯化钙0.5
‑
2g/L，硫酸锰0.15
‑
0.5g/L，生物素0.1
‑
1mg/L，维生素B1 1
‑
5mg/L，维生素B5 1
‑
5mg/L，维生素B6 1
‑
5mg/L，消泡剂0.1
‑
0.5g/L。
[0015]较佳的，步骤(3)中所述初始发酵培养的参数为，温度28
‑
32℃，pH值6.8
‑
7.2，转速150
‑
350rpm，溶解氧设定值为20
‑
40％，通气量0.3
‑
0.5VVM，罐压为0.01
‑
0.05MPa。
[0016]较佳的，步骤(4)中所述的酸为盐酸或/和磷酸，其浓度为400
‑
500g/L。
[0017]较佳的，步骤(4)中，碱为氨水、氢氧化钠溶液或/和氢氧化钾溶液，氢氧化钠溶液或/和氢氧化钾溶液的浓度为10
‑
50g/L，碱溶液的组成为氨水+氢氧化钠溶液或/和氢氧化钾溶液，氨水：氢氧化钠溶液(氢氧化钾溶液)＝1:1
‑
5(V:V)。
[0018]较佳的，步骤(5)中，补料培养基为：甘油500
‑
600g/L，Ye酵母80
‑
100g/L，AOF蛋白胨50
‑
60g/L，硫酸镁2
‑
6g/L，消泡剂0.1
‑
0.5g/L。
[0019]较佳的，步骤(5)中，补料的开始时间为8
‑
9h，补料流速为1.2mL/(h
·
L)，9
‑
10h，补料流速为1.6mL/(h
·
L)，10
‑
11h，补料流速为2.0mL/(h
·
L)，14
‑
15h，补料流速为4.2mL/(h
·
L)，17
‑
18h，补料流速为7.6mL/(h
·
L)，19
‑
20h，补料流速为11.2mL/(h
·
L)，21
‑
22h，补料流速为16.8mL/(h
·
L)。
[0020]较佳的，步骤(6)中，溶解氧与通气量、转速和通氧量的联动，联动顺序为通气量、转速和通氧量，通气量范围为0.5
‑
1.5vvm，转速为150
‑
1300rpm，通氧量为＞0％。
[0021]较佳的，步骤(7)中，12～18h，温度升高为35
‑
42℃；18
‑
20h，温度降为28
‑
32℃；20
‑
32h温度升高至34
‑
38℃。
[0022]本专利技术的优点是：1.将维生素引入发酵配方中，有效的刺激了菌体的代谢并提高了菌体的生物和质粒产量；2.通过多阶段控温的方式，对菌体不断进行刺激，最终获得了更高的质粒产量；3.采用混合碱液的方式来控制发酵体系的pH值，并且对NH
4+
的量进行了有效的控制；4.采用全自动控制参数的方式来简化生产的控制过程；5.通过不断地改变温度，持续性的对菌体进行刺激，最终提高了发酵的终产量。6.结束培养时，进行质粒产量的测定，较原始工艺，OD
600
＞100，质粒产量提高了50％以上。
附图说明
[0023]图1是接种装置。
具体实施方式
[0024]实施本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种培养大肠杆菌发酵生产质粒的方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)取一支大肠杆菌甘油冷冻管，按照1％
‑
5％的接种比接入到LB种子培养基中，进行活化；(2)将种子培养基放入摇床中，培养6
‑
10h；(3)将培养基进行分装和灭菌，灭菌完成后进行冷却，之后设定发酵培养的参数；(4)将培养完成的种子转入发酵罐中，进行发酵培养30
‑
36h，培养过程采用酸和碱调控pH值；(5)发酵培养过程中，通过补加补料培养基维持大肠杆菌的生长；(6)发酵培养过程中，将溶解氧与通气量、转速和通氧量进行联动；(7)发酵培养过程中，通过升温
‑
降温
‑
升温的方式对温度进行调控。2.根据权利要求1所述的一种培养大肠杆菌发酵生产质粒的方法，其特征在于，步骤(2)中所述的摇床，其培养温度为30～37℃，转速为150～250rpm。3.根据权利要求1或2所述的一种培养大肠杆菌发酵生产质粒的方法，其特征在于，步骤(3)中所述发酵培养基包含以下成分：甘油3～10g/L、Ye酵母5～10g/L、AOF蛋白胨8～15g/L、磷酸氢二钾0.5～3g/L、磷酸二氢钾0.5～3g/L、硫酸铵0.5～1.0g/L、硫酸镁0.1～0.5g/L、氯化钙0.5～2g/L、硫酸锰0.15～0.5g/L、生物素0.1～1mg/L、维生素B1 1～5mg/L、维生素B5 1～5mg/L、维生素B6 1～5mg/L和消泡剂0.1
‑
0.5g/L。4.根据权利要求1或2所述的一种培养大肠杆菌发酵生产质粒的方法，其特征在于，步骤(3)中所述初始发酵培养的参数为：温度28～32℃，pH值6.8～7.2，转速150～350rpm，溶解氧设定值为20～40％，通气量0.3～0.5VVM，罐压为0.01～0.05MPa。5.根据权利要求1或2所述的一种培养大肠杆菌发酵生产质粒的方法，其特征在于，步骤(4)中所述酸为盐酸或/和磷酸，其浓度为400～500g/L。6.根据权利要求1或2所述的一种培养大肠杆菌发酵生产质粒的方法，其特征在于，步骤(...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹峥，
申请(专利权)人：上海药明生基医药科技有限公司，
类型：发明
国别省市：