气泡发酵工艺制造技术

本发明专利技术涉及使用微生物生产有价值的化合物的工业规模发酵工艺，其中总能量输入的≥50％是通过注入含氧气体来递送的并且总能量输入的≤50％是通过机械手段来递送的。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及在工业规模上发酵生产有价值的化合物，其中总能量输入的>50%是通过注入含氧气体来递送的。_2]
技术介绍
很多有价值的化合物是通过在大的工业规模的发酵罐中发酵生产来制造的，·在所述发酵罐中，可以是丝状真菌(比如针对像β -内酰胺的化合物是Penicilliumchrysogenum)的微生物在受控条件下生产有价值的化合物。为了在发酵液中获得有价值的化合物的高生产力，需要高生物质浓度。大多数发酵工艺以带有搅拌和通气的浸没式发酵进行。为了给微生物提供必要的氧气，通气是必要的，并且为了确保发酵液和气泡的良好混合以实现从注入的空气进入发酵液的有效氧传递，搅拌是必要的。氧传递的效率由于发酵液的高粘度而被减小，所述发酵液的高粘度是由发酵液中的高生物质浓度和/或由使用的微生物的形态学引起的。低效的混合导致具有降低的生物质形成的降低的氧传递，和因此降低的有价值化合物生产。在大多数常见工艺中，特别是用于生产β_内酰胺(比如青霉素G)的大多数常见工艺中，约30-40 %的能量输入源自空气注入并且大约60-70 %来自机械搅拌。搅拌和空气注入都将大量的能量引入了发酵罐中，所述发酵罐增加由微生物生长产生的热量并通常被迫(强迫)冷却以将发酵工艺的温度保持在期望值。在过去50年中，大量研究工作集中在改进例如内酰胺的发酵工艺，对青霉素 G 特别关注。1950-1984 年这段时期已被 G. J. M Hersbach, C. P van der Beek andP. ff. M van Dijk(The penicillins !properties, biosynthesis and fermentation.1n E. J Vandamme, Editor, Biotechnology of industrial antibiotics, Marcel Dekker,New York(1984),45 140)综述过。通过增加搅动功率和通气速率，增加最大氧传递。这些措施的缺点是，引入了更多的能量，其还需要改进的冷却能力并因而增加了产物的成本费用(Hersbach等人，95页)。或者，可选择给予较低粘度发酵液的菌株和/或发酵条件(Hersbach 等人,51 页，第 4 段)。最近，Burlingame和 Verdoes (BioPharm Int. , 2006,19 (I), 1-5)分离了Chrysosporium Iucknowense的低粘度突变体,所述突变体显示了特征为菌丝碎片的形态学和命名为“繁殖体”的分散单元(element)的形成。这些繁殖体的培养物展示了更低的粘度、更好的营养物和氧传递以及更高的蛋白生产。当两种菌株在类似条件下生长时，与亲本菌株比较，低粘度突变体产生了约2倍的总蛋白产率。低粘度菌株允许进一步改进的培养条件，当应用所述条件时，其导致蛋白生产额外的3倍增加。还通过改变发酵罐中的进料策略，已获得了粘度降低。例如，Bhargava等人(Biotechnol. Bioeng.，2003，82，111-117)表明，在使用产生重组葡糖淀粉酶的Aspergillus oryzae菌株的发酵中，限制碳源的脉冲_进料策略降低了粘度和平均菌丝体颗粒大小。伴随这些改变，由这些菌株的葡糖淀粉酶生产量得以增加。已发现在发酵工艺中使用固定化细胞时高粘度的另一解决方案。现有技术中有很多公开，其中已在摇瓶、小规模实验室发酵罐、鼓泡塔和气升罐中用固定化细胞进行发酵，见 B. Konig 等人(Biotechnol. Bioeng.，1982, 24 (2)，259-280)、Gbewonyo 等人(Biotechnol. Bioeng.，1983,25 (12)，2873-2887)、Al-Qodah Zakaria(App1. Biochem.Biotechnol.，2000，87 (I)，37-55)、M. Gavrilescu 等人(Acta Biotechnologica, 1998,18 (3)，201-229)、ff. Zhou 等人(J. Biotechnol.，1993，28 (2-3)，165-177)、Punita Mishra等人(World J. Microbiol. Biotechnol. , 2005, 21 (4), 525-530) > P. Srivastava 等人(Process Biochem. , 1999, 34 (4), 329)、M. Kawagoe 等人(J. Ferm. Bioeng. , 1997,84 (4)，333-336)和 M. Kawagoe 等人(J. of Bioscience and Bioeng. , 1999,87 (I), 116-118)。例如 Gbewonyo 等人(Biotechnol. Bioeng.，1983, 25 (12)，2873-2887)表明了，通过固定化Penicillium chrysogenum并将菌丝体生长限于微珠粒,较之自由悬浮的菌丝体结构，在3升鼓泡塔中的青霉素生产量被改进了许多。作者已建议当细胞以球状球团的形式生长时，培养发酵液保留较小的粘性并能保持更好的气液 质量传递性质。但是，使用固定化细胞的缺点是细胞生长减少。结果，发酵液中的产物水平也非常低。在Gbewonyo等人的具体的例子中，每升发酵液仅获得5. 5g的青霉素G。尽管该值比在鼓泡塔中的用悬浮细胞的对照实验高出10倍，但其比在搅拌且通气的发酵罐中的青霉素G的工业生产期间获得的水平(> 25g/l)低得多。而且，为技术人员所熟知的是，在小规模发酵罐中获得的生产力通常不完全代表在较大规模下获得的那些生产力，特别是当有某一程度的粘度时。例如，大规模的混合时间通常比小规模的混合时间长得多，其可导致限制生产力的营养物的浓度中的梯度的存在。当应用至大规模的发酵，比如10m3规模或更大规模的发酵时，在小规模上论证的现有技术中提出的建议因而不是必然成功的。现有技术从未公开也没有建议通常在搅拌的通气的发酵罐中进行的有价值化合物的工业规模粘性发酵工艺可在鼓泡塔中以高生物质浓度有利地进行。专利技术详述在第一方面中，本专利技术提供了生产化合物的工艺，所述工艺使用能产生所述化合物的藻类、细菌或真菌，其中反应培养基的体积从IOm3至5000m3并且反应培养基的粘度从10厘泊至200厘泊，所述工艺的特征在于总能量输入的> 50%是通过注入含氧气体来递送的并且总能量输入的< 50%是通过机械手段来递送的。优选地，总能量输入的> 75%并且更优选地> 95%是通过注入含氧气体来递送的并且总能量输入的< 50%、优选地< 25%、更优选地< 5%是通过机械手段来递送的。在最优选的实施方式中，100%的总能量输入是通过注入含氧气体来递送的并且没有能量输入是通过机械手段来递送的。该实施方式包括鼓泡塔，所述鼓泡塔特征在于通过注入含氧气体来实现发酵罐的内含物的混合。本专利技术的优势是，通过注入含氧气体来减少或替代用于能量输入的机械手段，增加了在发酵工艺中的有价值的化合物对能量的产率(例如，被定义为在发酵工艺中每单位量的消耗的能本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.06.22 EP 10166818.41.生产化合物的工艺，所述工艺使用能产生所述化合物的藻类、细菌或真菌，其中反应培养基的体积从IOm3至5000m3并且反应培养基的粘度从10厘泊至200厘泊，所述工艺的特征在于总能量输入的> 50%是通过注入含氧气体来递送的并且总能量输入的< 50%是通过机械手段来递送的。2.根据权利要求1的工艺，其中所述总能量输入的>75%是通过注入含氧气体来递送的并且所述总能量输入的< 25 %是通过机械手段来递送的。3.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：约瑟夫·约翰尼斯·玛利亚·霍米斯特，沃特·阿德里安努斯·温登·范，
申请(专利权)人：中化帝斯曼制药有限公司荷兰公司，
类型：
国别省市：