[其他]控制培養的方法及其設備

在審

• 申請號: 101986000001928
• 申請日: 1986-03-25
• 公開（公告）號: CN86101928B
• 公開（公告）日: 1987-12-09
• 發明（設計）人: 清水范夫;福真一;西村信子;緒田原蓉二;住谷知明
• 申請（專利權）人: 株式會社日立制作所
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利代理部
• 代理人: 顧柏棣;辛敏忠

一種在好氧條件下對細胞進行控制培養以生產代謝物的方法，其特征在于向培養基中加入底物和（或）誘導物，用細胞的二氧化碳釋放量為基礎的第參數和細胞耗氧量為基礎的第二參數之比率的變化為指導，判定細胞生長和（或）代謝物生產的終點或終止培養。其中的比率例如是呼吸商。

本發明涉及控制培養的方法及其設備。更具體地講，是涉及控制培養由微生物、動物細胞或植物細胞有效地生產如抗生素、氨基酸、酶和生理活性等代謝物的方法及其設備。

用微生物、動物細胞或植物細胞生產上述代謝產物屬于常規技術。大多數已經采用的常規方法，是在培養罐中的培養基中對種子培養物進行簡單的分批式培養，其生產力很低。

因此，本發明者對在培養過程中加入底物和誘導物從而改善生產力的培養方法進行了研究。迄今還沒有報導過應在培養階段加入底物和誘導物的工業性研究。

例如，日本公開待批專利第141796/1983已經公開了一種生產代謝物，即肽的培養方法。然而，在這一方法中卻不可能觀察到細胞的連續生長，即在線生長。那么事實上當然也就沒有討論加入底物和（或）相似物質的適宜時機。日本公開待批專利第125686/1977揭示了一種培養酵母的方法，但它不是用來生產代謝物的。這一方法根據總耗氧率將肉湯加到培養基中，并同時使稱為呼吸商的指數保持在限定范圍內。因此，其中并沒有采用通過監測呼吸商的變化以加入底物和（或）類似物的過程。

本發明的目的是提供一種以工業規模有效地培養細胞并生成代謝物的方法及其設備。

在本發明的方法中，是在好氧條件下培養細胞以生產代謝物，其特征在于，向培養液中加入底物和（或）誘導物，確定細胞生長和（或）代謝物生產的終點，或者根據作為細胞培養物的二氧化碳釋放量的第一參數與作為耗氧量的第二參數的變化比率來終止培養。

本發明中所用的細胞，可以是微生物細胞、動物細胞或植物細胞。將本發明應用于培養基因重組的細菌細胞時，將會產生特別顯著的效應。

在本發明的方法中，代謝物的生產可在細胞培養之后進行，或在細胞培養的同時進行。從工業觀點出發，則優選后一種方法。

對每一個參數的測定及對培養的控制，包括根據參數來開始或停止控制，最好以在線方式進行。

以這樣的參數為基礎的一個典型的比率是呼吸商，此后簡稱為RQ。RQ指的是二氧化碳量與氧氣量之比，并由下列各式所代表。即RQ可用下列各式確定，其中△O₂表示輸入氣與排出氣之間氧氣量的改變，相似地，△CO₂代表輸入氣與排出氣之間二氧化碳量的改變，Q代表總的氣體量，Ce11代表細胞數量。

RQ＝△CO₂/△O₂ （1）

RQ＝Q·△CO₂/Q·△O₂ （2）

RQ＝（△CO₂/Cell）/（△O₂/Cell） （3）

上面各式中，△O₂和△CO₂是基于上述數據的參數。在預先知道輸入氣中各成份濃度的情況下，則只需測定排出氣中各成分的濃度。而且，這一比率不受RQ的限制，它能被下述方式修飾。例如這樣的一些比率，RQ^-1;RQ×A，此處A代表一個常數，RQ÷B，此處B代表一個常數，△CO₂/（△CO₂+△O₂），△O₂/（△O₂+△CO₂），（△CO₂×B）/△O₂×A）和（△CO₂+A）/（△O₂+B），它們均可用于本發明。

加入底物和（或）誘導物的時機根據RQ來確定，最好在RQ開始上升至這一上升剛好終止的期間內加入。

RQ的第二個峰，一般被認為是判定代謝物生產終止的尺度，因此，優選在這一點終止培養。