细胞新语 | 一文读懂Gibco AB酵母粉的生产和种类及应用

文摘   2024-11-06 08:55   北京  

酵母提取物在《美国药典》(USP)中定义为“一种可溶于水的类似蛋白胨的酵母细胞(酶酵母)衍生物”。基础酵母,例如面包酵母(酿酒酵母),在针对特定酵母进行优化的糖基培养基上可专门用作生物工艺基质或食品/调味品。面包酵母的生产过程可控且可重复。酵母提取物是一种自溶物质,即细胞的水解是由酵母胞内酶完成的。它通常以喷雾干燥后的粉末形式供应,一直以来被保健食品行业公认为复合维生素 B 的主要来源。相比食品应用来说,我们的酵母提取物专门针对生物制药和生物制品行业而开发,包括特定的工业行业应用涉及的相关验收标准。酵母提取物作为培养基添加物,不仅提供维生素,而且还提供氨基酸、多肽、碳水化合物和一些微量营养素。


酵母粉的生产


酵母细胞的胞液中含有较多的胞内蛋白分解酶,在正常生存的条件下,酵母健壮,各种代谢活动在酶的催化下有序进行,各类物质代谢正常,且胞内蛋白分解酶不会外泄。然而,当生存环境恶化,酵母细胞衰老或死亡后,细胞内的生物化学过程受到破坏,各种酶和底物的作用失去协调性,胞内蛋白酶也会随之外泄,作用于酵母细胞壁的蛋白结构,使酵母细胞破裂,酵母自溶便发生了。酵母细胞质溶液中一些物质如多糖,氨基酸,蛋白质,多肽类、核苷酸、盐类及酵母提取物便可由此分离。酵母抽提物的制造是独特的,因为水解是通过酿酒酵母自溶完成的。酵母在糖蜜基培养基中生长到高细胞密度,该培养基针对特定酵母菌株进行了优化,并且分批培养暴露在可控制的温度或渗透压下,该温度或渗透压导致酵母死亡,而不会使酵母的内源酶失活。这就开始了自溶,酵母自身的消化酶负责分解酵母蛋白。一旦停止自溶,不溶性物质通过离心和几个过滤步骤分离出来。然后浓缩最终产品,如果特定产品需要,进行超滤,并喷雾干燥,以准备包装材料。通过改变温度或 pH,加入其它酶,使用不同的培养基,自溶时间等等因素,可以生产多种不同的酵母粉。


图1 酵母粉生产的基本步骤和示意图


什么是超滤(UF)产品?


AB 提供了多种通过 10 kDa 分子量截留(MWCO)膜超滤的蛋白胨和酵母提取物产品。应用 10 kDa 分子量截留后,大于 10 kDa 的脂类、大分子多肽和蛋白质成为滞留物;小于 10 kDa 的盐类、糖类、氨基酸、小分子多肽等透过半透膜。因内毒素对人类是致病的,所以对于制药原料来说它通常被看成污染物并一定要尽力去除。超滤过程通常放在蛋白胨干燥之前进行。


图2 超滤的示意图



看懂了酵母粉的生产,接下来咱们来回答一下大家关心的酵母粉种类和区分的问题。


01

酵母浸粉与酵母提取物是一个产品吗?

酵母浸粉是采用新鲜酵母经酵母自溶、过滤、浓缩、喷雾干燥而得到的一种浅黄色至类白色干燥粉末。酵母提取物与酵母浸出物广义上讲是同一类产品,主要用于生物发酵以及配制微生物培养基的基础原料。酵母提取物通常称为酵母浸出物,有自己的生产工艺与质量标准体系。有酵母自然香味,易溶于水,水溶液呈淡黄色。酵母浸粉极具吸湿性,请放阴凉干燥处保存。酵母浸粉当中含有氨基酸类、肽类、水溶性维生素、及酵母多糖、酵母核酸组成的一种混合物,酵母浸粉当中含有丰富的 B 族维生素和各种氨基酸。核苷酸类、有机酸类、矿物质类及维生素类的水溶性物质。在当中它起的主要作用是补充氮源和提供细菌生长的各种维生素及氨基酸。酵母浸粉主要用于微生物培养基制备的基础原材料以及生物制药发酵原料。


02

酵母粉和酵母浸粉是一个产品吗?

很多人把酵母浸粉叫做酵母粉,但其实两者是不同的产品。酵母粉是经过高温干燥失去活性的酵母菌体;而酵母浸粉是酵母经过自溶酶解、分离、真空浓缩、喷雾干燥等工序精制而成。不过在生物制药领域,很多人也习惯性的把酵母提取物也顺口称为酵母粉。因 Gibco AB 产品均应用于生物制品行业,所以本文中所说的酵母粉的定义实际与酵母提取物定义相同。


03

酵母浸粉和酵母浸膏有什么区别?

这两种物质属于酵母浸出物的不同产品形态,对于酵母浸出物产品而言,酵母浸粉经过高温瞬时干燥所损失的营养成分比酵母浸膏长时间浓缩所损失的营养要少得多,所以酵母浸粉在实际使用中用量更经济,且使用方便,也更易于运输和保存。


Gibco AB的酵母粉种类和应用


Bacto 酵母粉是应用最广泛的营养物之一,也是维生素微生物检测以及抗生素分析所需的重要组分。酵母粉在抗生素检测中也很有价值。用诺卡氏菌(Nocardia sp.)发酵生产利福平(一种抗结核药)所需的关键生长底物 -B 因子,就能从酵母提取物中分离得到。



Bacto 酵母粉,T 级是专为生物技术市场提供的较为经济的产品,其纯度及促进生长参数都符合规格。



Gibco 酵母粉的开发旨在为生物技术/制药市场提供具有可接受的纯度和促进生长特性的产品。含有酵母粉的培养基配方在不同应用的标准方法中都有规定。



Difco 超滤(UF)酵母粉是针对哺乳动物细胞培养而设计的超滤产品,其内毒素含量低于或等于500EU/g,且富含天然维生素 B 成分,是胎牛血清的有效替代品。


Difco 低尘(LD)酵母粉与其他喷雾干燥的酵母粉相比,旨在限制产生的粉尘量。


潜在应用


酵母粉是面包酵母细胞自溶作用后水溶性部分的浓缩物。我们所有的酵母粉都来自初级成熟面包细胞。酵母粉被广泛应用于许多细菌、真菌、哺乳动物和昆虫细胞的培养过程中的非动物源性配方。酵母粉可为任何培养基中提供必需的水溶性维生素、氨基酸、多肽和碳水化合物。我们的酵母粉产品都不含动物源性成分,适合作为多功能的营养添加物,用于哺乳动物细胞培养、微生物发酵以及昆虫细胞培养。



你以为这就是所有的酵母粉了吗?还没完呢,我们接着往下看。


Gibco AB 还有专门针对哺乳动物细胞的 TC 酵母粉。TC 是 Tissue Culture 组织培养的简称。


Bacto TC 酵母粉和 Difco 超滤 TC 酵母粉都不含动物源性成分,是自溶酵母的水溶性部分,针对组织培养 (TC) 应用进行了增强。其主要成分包括低分子量多肽、氨基酸、碳水化合物(简单及复合)以及维生素。这些 TC 酵母粉产品满足内毒素减少和纯度的特别要求,适用于生物制药行业。Difco 超滤 TC 酵母粉已经过超滤处理。




TC酵母粉的应用


两种酵母粉都可以作为培养基中的营养添加物,应用于细菌、昆虫以及哺乳动物细胞培养。TC 酵母粉已用于昆虫细胞培养。人们发现 TC 酵母粉作为一种多用途的营养补充,可以增强 SF9 和 Gibco High Five 细胞特有的生长和生产。此外,向 CHO 细胞培养中补充 TC 酵母粉可以增强生长和 mAb 生产。如下图数据结果显示,TC 酵母粉在1.5-6g/L的范围内对 CHO 细胞培养的产量有明显的提升。


图3 TC 酵母粉浓度对 CHO 细胞生长和产量的影响


小结

Gibco AB 的酵母粉是最早开发多品种,多来源的无动物源性产品来摒除培养基中动物来源的组分。另外,由于细菌的多样性以及细胞的多样性和它们各自所需的营养物质有或多或少的差异,因此 Gibco AB 开发如此多种类的酵母粉竭力于满足各式各样的需求,也为制药者提供更多可能的筛选需求。


内容来源于赛默飞


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