驚異的な発酵速度制御戦略 日本

微生物発酵の速度制御は、温度、pH、溶存酸素、基質濃度などの重要な要因を正確に調整して成長条件を最適化し、微生物が最適な生理学的状態にあることを保証することを目的としています。これにより、目的製品の合成効率と収量が向上します。速度制御戦略は、微生物の急速な成長と効率的な代謝を促進し、発酵プロセスの安定性を維持し、環境変動による生産リスクを軽減します。

さらに、エネルギーと資源の利用効率を効果的に向上させ、生産コストを削減します。さまざまな発酵段階の特定のニーズに応じて発酵条件を柔軟に調整することにより、速度制御戦略により、発酵サイクル全体を通じて微生物の活動が最適化された状態に保たれ、最終的に効率的で安定した経済的な生産プロセスが実現されます。

Yaohai Bio-Pharma は、基本培地とフィード培地、および発酵制御戦略を最適化することで、大腸菌でのプラスミド生産に適した高密度発酵プラットフォームプロセスを確立しました。30 時間の培養サイクル内で、プラスミド収量は 1g/L を超えます。さらに、Yaohai Bio-Pharma は、さまざまなプラスミドと宿主細菌に対して、単一因子法または実験計画法 (DoE) に基づくカスタマイズされたプロセス最適化ソリューションを提供でき、高収量で高品質のプラスミド生産に対する顧客のニーズを満たします。Yaohai Bio-Pharma は、微生物発酵における豊富な経験を活かして、いくつかの効果的な発酵速度制御戦略をまとめました。

発酵速度制御戦略

微生物発酵速度を制御する鍵は、酵素触媒速度の調節にあります。酵素は生体内で化学反応を触媒するタンパク質であり、全体的なエネルギー変化を変えることなく反応プロセスを促進します。微生物発酵では、酵素触媒速度が代謝産物の生成プロセスと全体的な発酵効率に直接影響します。

温度制御

酵素の活性は温度に大きく左右されます。通常、各酵素には、最大の活性と最速の反応速度を示す最適な温度範囲があります。したがって、発酵温度を操作することで、酵素触媒の速度を調節することができます。たとえば、高温発酵を必要とする微生物には、酵素反応を加速するために適切な高温環境を提供できますが、低温発酵を必要とする微生物は、酵素活性を維持するために低温に維持する必要があります。

pH調整

酵素の活性は pH レベルによっても影響を受けます。各酵素には最適な pH 範囲があり、この範囲から外れると酵素活性が低下したり、不活性化したりすることがあります。発酵液の pH を調整することで、酵素触媒の速度に影響を与えることができます。発酵液の pH を定期的に監視し、必要に応じて酸または塩基の調整剤を追加すると、最適な発酵条件を維持するのに役立ちます。

基質濃度と栄養条件

基質濃度は、酵素触媒の速度に影響を与える重要な要素です。基質濃度が高すぎると基質阻害が発生し、反応速度が遅くなります。一方、濃度が低すぎると反応速度が制限される可能性があります。したがって、基質の添加速度と量を制御し、最適な基質濃度範囲を維持することが重要です。さらに、微生物は発酵中に成長と代謝活動を維持するために特定の栄養素を必要とします。十分な栄養素を供給すると、酵素触媒の速度と効率が向上します。

溶存酸素と曝気

好気性微生物にとって、溶存酸素は代謝活動に影響を与える重要な要素です。通気速度と撹拌速度を制御することで、発酵液中の溶存酸素レベルを調節し、酵素触媒の速度に影響を与えることができます。一般的に、好気性発酵中は微生物の成長と代謝活動を促進するために高い溶存酸素レベルが維持され、嫌気性発酵中は嫌気性微生物に対する酸素の阻害効果を回避するために低い溶存酸素レベルが維持されます。

発酵時間は、酵素触媒の速度と製品の収量に影響を与えるもう 1 つの重要な要素です。発酵の期間を管理することで、微生物の代謝活動と製品の生成を制御できます。実際には、適切な発酵時間の範囲を決定することは、特定の発酵プロセスと製品の要件によって異なります。

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