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文丨Kevin
编丨Kevin
首先，补料率和比生长率直接影响乙酸的生成率和积累量（主要是因为补料率和比生长率影响发酵液中残糖量，从而影响）。因此，适当控制进料量和比生长率，对控制乙酸有很好的效果。
其次要保证充足的溶氧，严格控制PH值，补酸补碱的速度尽量适中，不要过快； 温度对蛋白质表达也有重要影响。低温发酵产生的蛋白质大多具有活性，而高温发酵产生的蛋白质大多以包涵体形式存在。
第三，选择合理的诱导时间非常重要。一般诱导时间选择在指数生长的后期，诱导时比生长率控制在0.2以内为佳。此时诱导：
将快速生长期与蛋白质合成阶段分开，两个阶段互不影响，有利于蛋白质的高表达；
获得了大量的菌体，菌体的生物量基本接近稳定，从动力学、能量消耗和材料成本的角度来看是合理的。
第四，补料过程中的碳氮比也很重要。氮源过高，菌体生长旺盛，pH值过高，不利于代谢物的积累。如果氮源不足，菌体增殖较少，影响产量。如果碳源过多，容易形成pH偏低，抑制菌体的生长。如果碳源不足，很容易引起菌体的老化和自溶。此外，碳氮比不当也会造成细菌吸收养分比例失调，直接影响细菌的生长和产物的合成。
根据经验，一般情况下，对于一个稳定的发酵过程，如果在固定的发酵期内总是出现溶菌现象，可以排除噬菌体和细菌的可能，则可能是碳氮比不合理造成的。可适当调整碳氮比。
副产物、温度以及培养方式
一、代谢副产物-乙酸的控制
乙酸是大肠杆菌发酵过程中的代谢副产物，对于什么浓度的乙酸可以产生抑制作用，一直存在不同的看法。一般认为，在良好的气体条件下，5-10g/L的乙酸浓度对滞后期、最大比生长率、细菌浓度和最终蛋白产量均能产生明显的抑制作用。当乙酸浓度大于10或20g/L时，细胞生长停止，当培养基中乙酸浓度大于12g/L时，外源蛋白的表达被完全抑制。
预防乙酸产生的措施：
1、通过控制生长速度减少乙酸产量：
比生长率越高，产生的乙酸越多，当比生长率超过一定值时，会产生乙酸。可通过降低温度、调节pH值、控制补料等方式降低生长速度。
2.透析培养：
在大肠杆菌培养过程中，可采用透析技术去除发酵液中的有害物质，降低乙酸含量，从而实现重组菌的高密度发酵和产物表达。
3、控制葡萄糖的浓度：
葡萄糖是大肠杆菌发酵过程中重要的碳源之一。使用葡萄糖作为碳源的目的是将其控制在低水平以减少乙酸的产生。
常用的控制方法主要有：
恒PH法：大肠杆菌会代谢葡萄，产生乙酸，使PH值降低。因此，pH值的高低可以作为控制糖量的指标。这种方法的缺点是pH值的变化不完全是糖代谢的结果，容易造成补料系统的误差。
恒溶氧法：细菌的新陈代谢会消耗氧气，使溶氧量减少。当葡萄糖浓度低到一定程度时，细菌的新陈代谢会降低，耗氧量会减少，溶解氧会增加。因此，根据溶解氧曲线加入葡萄糖，保持溶解氧恒定，可以将葡萄糖控制在一定水平。
二、温度
大肠杆菌发酵的最适温度为37摄氏度，当温度最适合细菌生长时，比生长率会提高。随着温度的升高，细菌的新陈代谢加快，代谢副产物的产生也会增加。这些副产物在一定程度上可以抑制菌体的生长。质粒的稳定性也会受到细菌快速生长的影响。当培养温度降低时，营养物质的吸收和细菌的生长速度都会降低。它还可以减少有毒代谢副产物和代谢热的产生。有时降低温度更有利于目的蛋白的正确折叠和表达。
在重组大肠杆菌发酵过程中，不同发酵阶段的最适温度不同。要想获得大量的目的蛋白，首先要保证菌体的数量。因此，前期可优先培养菌种，诱导期优先表达目的产物。
三、培养方式
大多数大肠杆菌发酵采用分批补料培养，这是优化现代发酵工艺的一种方式，可以有效优化微生物培养过程中的化学环境。使微生物处于最佳生长环境。
该方法一方面可以避免某些营养素初始浓度过高时出现底物抑制现象，另一方面可以防止限制性营养素耗尽而影响细胞生长和产物形成。补料分批培养已广泛应用于各种初级和次级生物制品和蛋白质的发酵。
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