从摇瓶到发酵罐的发酵放大问题
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发酵工艺优化发酵工艺优化从摇瓶试验到中试发酵罐试验的不同之处1、消毒方式不同,摇瓶是外流蒸汽静态加热(大部分是这样的),发酵罐是直接蒸汽动态加热,部分的是直接和蒸汽混合,会因此影响发酵培养基的质量,体积,PH,透光率等指标。
扩大时摇考虑2、接种方式不同,摇瓶是吸管加入,发酵罐是火焰直接接种(当然有其他的接种方式),要考虑接种时的菌株损失和菌种的适应性等。
3、空气的通气方式不同,摇瓶是表面直接接触。
发酵罐是和空气混合接触,考虑二氧化碳的浓度和氧气的融解情况。
4、蒸发量不同,摇瓶的蒸发量不好控制,湿度控制好的话,蒸发量会少。
发酵罐蒸发量大,但是可以通过补料解决的。
5、搅拌方式不同,摇瓶是摇转方式进行混合搅拌,对菌株的剪切力较小。
发酵罐是直接机械搅拌,注意剪切力的影响和无菌的影响。
6、PH的控制,摇瓶一般通过碳酸钙和间断补料控制PH,发酵可以直接流加控制PH,比较方便。
7、温度控制,摇瓶是空气直接接触或者传热控制温度,但是发酵罐是蛇罐或者夹套水降温控制,注意降温和加热的影响。
8、注意染菌的控制方法不一样,发酵罐根据染菌的周期和染菌的类型等可以采取一些必要的措施减少损失。
9、发酵罐可以取样或者仪表时时检测,但是摇瓶因为量小不能方便的进行控制和检测。
10、原材料不一样,发酵所用原材料比较廉价而且粗旷,工艺控制和摇瓶区别很大等等发酵工艺中补料的作用补料分批培养(fed—batch culture简称FBC)是指在分批培养过程中、间歇或连续地补加一种或多种成分的新鲜培养基的培养方法、与传统的分批集中补料培养相比、它有以下优点:(1)可以避免在分批发酵中因—次投料过多造成发酵液环境突变,造成菌丝大量生长等问题,改善发酵液流变等性质,使得发酵过程泡沫得以控制,节省消泡剂,并提高了装罐系数。
(2)可以控制细胞质量,以提高芽抱的比例,并使pH得以稳定。
(3)可以解除底物抑制,产物反馈抑制和分解阻遏。
(4)可以使“放料和补料”方法得以实施。
将摇瓶成果转移到发酵罐的策略和实践
摇瓶是实验室中最常用的设备之一,它通常用于发酵,处理采样,液体冷冻,细胞培养等操作。
使用摇瓶可以有效地完成上述操作,但有些细节操作需要小心谨慎,以防止意外事故发生。
一般来说,摇瓶中的成果可以复杂地转移到发酵罐中。
在实际应用中,有许多不同的转移策略,以防止污染和损坏发酵罐内的物质。
本文将重点介绍如何将摇瓶成果转移到发酵罐的策略和实践。
首先,在转移摇瓶成果到发酵罐之前,应该对摇瓶和发酵罐进行清洗,以确保它们不会受到污染。
在清洗时,应使用专门的清洗剂,并以正确的清洗步骤和正确的清洗时间进行清洗。
外,应确保发酵罐外表干燥,以避免样品与外部污染物混合。
其次,在将摇瓶成果转移到发酵罐中时,一定要注意转移的速度和量。
若过快,液体可能会受到空气中的污染,从而影响发酵的结果;若过多,发酵罐的容量可能不够,从而使样品受到污染。
此外,还需要注意转移液体的温度,以避免损坏发酵罐中的物质。
最后,在将摇瓶成果转移到发酵罐之后,应及时安装好发酵罐的盖子,以防止外部空气流入发酵罐,从而影响发酵罐内的物质。
此外,应着重关注发酵过程,及时调整发酵条件,以确保实验结果准确。
总之,将摇瓶成果转移到发酵罐是一项复杂的技术操作,在此过程中,需要注意清洗发酵罐,控制转移的速度和量,监控发酵过程以及注意发酵罐的封盖,以确保发酵成品的质量。
只有完成这些要求,才能帮助实验室获得可靠的成果。
中试放大的几点建议因为本人从事这方面工作,所以也经常关注这方面的信息,偶尔发现有为仁兄慷慨把自己的经验拿了出来,感觉很好,拿来与大家分享。
希望大家喜欢我工作已经六年了,一直做研发工作,从实验室直接做到车间的那种。
虽然感觉过得很快,但是六年还是一个很长的时间,至少当你真正沉下去做项目的时候,六年可以让你学到很多,我就把这六年在中试过程遇到的小麻烦总结一下,希望新人你吸取一下教训,更希望老手不要笑话我。
一个工艺在实验室小试成功了,这个只能代表他的工艺路线是通的,不代表他中试、工业化也能顺利,甚至中试工业化完全做不出来,小试和中试有很大的距离。
1:小试我们一般都是三口瓶、四口瓶,这个都是玻璃的,有什么现象清清楚楚,投料量也少,容易控制。
但是生产就不行了,用的是搪玻璃、不锈钢反应釜,他是不透明的,看不到里面的东西。
怎么办?就要在做小试、中试的时候多观察物料的变化情况,以便在工业化的时候做到什么步骤里面的情况能够心中有数,尽量的多增加计量点。
实例:有一个产品(不好意思,出于技术保密,所有物料产品不说名称,见笑),原药用到一个和水互溶的溶剂,合成结束后,脱去部分溶剂,加水析出。
中试时怕溶剂脱干以后出安全事故,溶剂接受罐又没有计量装置,开始3批收率都偏低。
查找原因是溶剂脱出太少,造成加水量不足,有部分产品还在水里。
解决方法,规定脱出溶剂数量。
2:小试玻璃瓶温度计是可以升降的,即使够不着也可以看得到。
但是反应釜就不同了,那个是定下来的。
所以你要对你的设备心中有数。
比如1000L的反应釜,最低多少物料锚能搅得到,多少物料能打到温度计套管。
物料粘度怎么样,量大以后用不用加大电机功率等。
实例:有一个产品,结晶以后回收母液时候没有注意到溶剂脱出以后物料的量,里面液相温度显示不出,一直开汽加热,爆炸,所幸没有伤到人。
解决方法:用热水加热。
浓度低的产品用小釜多次吸入脱溶。
3:小试的时候物料少,后处理时间很短。
但中试工业化就不同了,这个处理时间要延长很多,必须考虑。
从摇瓶到发酵罐的发酵放大问题发酵发酵罐重复性标题:从摇瓶到发酵罐的发酵放大问题摘要:从摇瓶到发酵罐的发酵放大问题我在实验室50ml 250ml三角瓶做,37℃150rpm;放大到300L发酵罐,转速180rpm(不能调),风量要控制在多少合适啊?这个细菌是微好氧的。
有一次,溶氧都降到2%了,反而结果还比前几次好。
但是产物也只有摇瓶做的50%。
怎么优化啊?回复:溶氧控制在转速180rpm时,是比较扯淡的,因为转速不足以把微量空气氧打散到促进气液两相的传质程度!!(我在10L罐上……关键词:发酵发酵罐重复性回复:优化大罐需要考虑:罐压,接种量,pH范围,通气量范围,起使转速,温度,DO范围。
这些都是必须考虑的,你可以适当固定1到2个条件,看看生长怎么样。
穷孩子,发酵罐和摇瓶相差太大,因为整体的机制不甚相同,我觉得最大的区别在于1 摇瓶靠的是离心力,而发酵罐是真正的剪切,有些菌种在摇瓶中生长良好,但到发酵罐上由于剪切作用而无法结团,所以很多时候两者是不一样的。
2 溶氧问题:上面几位说得很全了,我就不多说了:P流加式的,你在摇瓶上无法实现持续流加吧,但是发酵罐是可以的。
测到(但是现在已经出现直接跟着检测系统的摇瓶系统),所以你无法维持一个恒定的pH。
发酵罐可以通过在线控制pH值恒定5 数据:你做发酵,最重要的是得到合适的配方与工艺吧,往往在发酵罐上可以比较全地反映出你的整个发酵状态,什么时间菌体疯狂生长,什么时间进入产素阶段,根据一些指标可以看得出来,所以摇瓶只是表层,发酵罐才是深层,总之吧,摇瓶肯定是基础,只有在摇瓶的基础上进行系统的发酵罐的研究才能真正适合生产。
再者,你就是由小罐到大罐的工艺操作还是不尽相同。
仅供参考,大家多交流!微生物发酵的放大实验,要注意反应罐的培养温度,培养基浓度,PH值,搅拌转速,还要不断的反应罐增加补料。
温度好控制pH上罐子是可以调节的,在摇床上你只能定时取样检测溶氧就差的很大了,摇床上基本就是缺氧的,上罐子因为有通气所以在一定条件下能确保溶氧,这样会导致用摇床摇菌的时间远远大于上罐子的时间,我现在做的菌,在摇床上基本是16小时左右吧,上罐子就6、7个小时不锈钢最怕氯离子了,特别是盐酸.酸的种类多了,看你需要补课的多,还是自己先学一阵子先吧.回复选择硫酸或磷酸即可不知楼主为何选盐酸:sweat:回复不锈钢最怕氯离子啦,尤其是盐酸,有些用自来水的厂子都要严格控制水中氯的含量!你们做多久啦?多大的罐子呀?发酵罐是压力容器,先停下来检修吧,不然出了事就是人命关天的大事:cat3:回复主要看HCl在发酵过程中起什么作用,是否可以替换。
如果不能替换,说明对Cl离子代谢需要。
可用盐酸盐替代。
如果仅仅是调节pH那就选硫酸试试。
另外就是发酵过程忌S元素离子。
以上种种,需要试验选择。
如何确定发酵罐中添加IPTG的时间(发酵罐,大肠杆菌,摇瓶培养)发酵罐大肠杆菌摇瓶培养标题:如何确定发酵罐中添加IPTG的时间(发酵罐,大肠杆菌,摇瓶培养)摘要: [如何确定发酵罐中添加IPTG的时间(发酵罐,大肠杆菌,摇瓶培养)] 使用的是大肠杆菌(Escherichia coli),在摇瓶培养时,是在OD为0 6-0 8时加入IPTG诱导,现在转到7L 的罐里,如何确定添加IPTG的时间?还是根据OD吗?关键词:[发酵罐大肠杆菌摇瓶培养]……关键词:发酵罐大肠杆菌摇瓶培养使用的是大肠杆菌(Escherichia coli),在摇瓶培养时,是在OD为0.6-0.8时加入IPTG诱导,现在转到7L的罐里,如何确定添加IPTG的时间?还是根据OD 吗?回复时间一般选择在对数生长期,你可以先监测OD作出生长曲线,然后定。
接种的时间选择,对于最后高密度培养所能达到的OD值,和蛋白表达有很大的影响。
我一般在OD=10左右加入(可参考)回复时间一般选择在对数生长期,你可以先监测OD作出生长曲线,然后定。
接种的时间选择,对于最后高密度培养所能达到的OD值,和蛋白表达有很大的影响。
我一般在OD=10左右加入(可参考)谢谢啊,我们现在发酵后OD基本就在10左右,所以我估计在OD2~3左右加,还是打算做个生长曲线。
回复根据大肠杆菌(Escherichia coli)基因工程(Genetic Engineering)菌罐体水平下的质粒稳定性进行决定,质粒丢失率<20%的基因工程(Genetic Engineering)菌,可尝试OD=20,OD=30进行诱导,加大培养阶段后期补料用量;质粒丢失率>20%可尝试OD=3,OD=5,OD=10进行诱导;我们这边曾经成功做过以上不同诱导菌密度下的发酵项目OD=3,OD=5,OD=10,OD=20,OD=30进行诱导。
回复罐体水平下大肠杆菌(Escherichia coli)基因工程(Genetic Engineering)菌的对数生长期可以进行人为延长调整,通过补料控制、DO控制等可以达到延长对数生长期,提高诱导起始菌密度,增大目标蛋白的最终产量。
回复营养物浓度与对数期生长速率和产量的关系,见下图回复我这边做的1个大肠杆菌(Escherichia coli)基因工程(Genetic Engineering)菌项目不同诱导菌密度批发酵菌体生长情况比较,见下图:回复高密度培养技术,也就是高密度发酵技术,提高菌体的发酵密度,最终提高产物的比生产率(单位体积单位时间内产物的产量)不仅可以减少培养体积,强化下游分离提取,还可以缩短生产周期,减少设备投资从而降低生产成本,能极大的提高产品在市场上的竞争力.而高密度发酵工艺与优化控制技术在基因工程(Genetic Engineering)类药物上的应用前景广阔,国内外技术空白较多。
回复谢谢luckyliuh 朋友的解答!回复比较规范的做法是先绘生长曲线,如果怕麻烦可以直接跟据经验。
[交流]大肠杆菌高密度发酵一个无法解释的现象已有20人参与本人做大肠杆菌高密度发酵,在发酵进行1小时27分左右(误差不超过1分钟)时,溶氧会上升,大概五分钟后会快速下降,下降的速度会比之前的快,但等达到之前的斜线处时,速度又恢复正常。
不同的接种量,不同的培养基,不同的罐子(5L、10L、100L、5000L)、无论种子是刚做好的,还是4度放置了一夜的,都会有上面同样的现象出现,本人做大肠杆菌高密度发酵,不论是A600做到200,还是做到50,基本上整个过程的绝大部分现象都能解释,也算是高手了,唯有些处百思不得其解。
有高手的话互相讨论啊!!昨天没来的及上图,今天给大家补个图难道没有人观察到过这个现象吗?不同的接种量,即使接种量相差好几倍,仍然是“1小时27分”出现诡异的现象?听上去像是硬件系统譬如通气系统或者搅拌系统或者传感系统的问题.....每次都有同样的现象,BL21、JM109、DH5a我用过的都有同样的现象,表达各种蛋白都有这个现象,大概5分钟后恢复正常,对产品质量没有影响。
我没遇到过这种现象,我用BL21(DE3)发酵时,3h溶氧回升,再过8-9h又重新长起来,表达正常。
楼主的大肠杆菌发酵OD能达到200啊,这个跟菌种有关系嘛??我发酵的时候前面都正常,到OD600为35左右的时候就不长了,是怎么回事啊。
跟菌种有关系,但是不大;只要整个发酵过程都能满足大肠生长的条件,绝大多数的菌种都可以的,主要看你的控制工艺。
一切条件都满足啊,但微量元素我就不敢确定啦,不晓得你们的微量元素是不是20uM/L。
你用的无机盐的培养基呀,加1%的蛋白胨,0.5%的酵母粉,三氯化铁0.2mM,其它微量元素不加都可以的我用的是干酪素这一系列的培养基,当OD在10以前还翻倍增长,以后就以每小时2增长,等的急死人。
不晓得补料的速度对其有没得影响。
还有就是溶氧20%和30%有很大区别吗还是新手,有点罗嗦哈。
溶氧只要20%以上就可以了,你的情况可能是补料速度限制了吧,我在诱导前只要一见到溶氧上升就提高补料速度我是在每隔一个小时补料的,在OD长到2就开始补料,每小时500ml,加两次过后就加一升了,培养基应该还是充足的。
难道你是慢慢流加的吗?你多大的罐子呀我一般都是流加的,10L的罐子我一般设计成主培养基6L,补料1.5L,从两小时开始补料,补料速度约1ml/min,到溶氧出现上升时补料速度周到2ml/min。
你补料补的是什么呀,如果甘油浓度超过4.5的话,很有可能会出现你生长缓慢的情况,我考查过甘油浓度对菌生长的影响的,菌不会挂掉,不再添加甘油进去,过个三个多小时就又会恢复原来的生长速度了我一般都是流加的,10L的罐子我一般设计成主培养基6L,补料1.5L,从两小时开始补料,补料速度约1ml/min,到溶氧出现上升时补料速度周到2ml/min。
...我们是没隔一个小时补料一次,在几分钟就完成了。
我的也是10L的,每次补料1L。
在后期就看着溶氧上升就加料。
boss说这是行业内的一个未解之谜。
越有鼓包,菌的性能越好。
你们大肠杆菌高密度怎么做到200的?我们做死只能在120-130之间,我们是要表达目标蛋白的,T7启动子,Lac诱导。
诱导点延后到OD达到45以后,用氨水做氮源,甘油做碳源,DO达不到30%以上时补纯氧我现在做的也和楼主的问题有些相似,就是发酵罐接种后4h左右溶氧回升,后会沉寂几小时后又开始生长,我的表达产物表达得不好,很头疼,看完上面的交流后我觉得我可以试试调整培养基试一试。
据体是几个小时呀?如果是8个小时以上,很有可能是污染和种子退化的问题。
培养基的话,目前发现安琪的酵母粉和蛋白胨都不适合做大肠肝菌发酵。
50楼: Originally posted by viva-Ecoli at 2015-11-21 18:26:20你们怎么做到100的?我们最高才50,很少达到,急死了...LB,玉米浆,TB,M9都可以做基础培养基在摇瓶里面做的培养基优化的数据,在罐子里面有用么(培养基,大肠杆菌,发酵,基因工程) 培养基基因工程发酵大肠杆菌氮源因子分析生物量标题:在摇瓶里面做的培养基优化的数据,在罐子里面有用么(培养基,大肠杆菌,发酵,基因工程)摘要: [在摇瓶里面做的培养基优化的数据,在罐子里面有用么(培养基,大肠杆菌,发酵,基因工程)] 发酵大肠杆菌(Escherichia coli)(一种自己构建的基因工程(Genetic Engineering)菌),为了提高生物量,我在摇瓶里面做了培养基优化:碳源优化,氮源优化,二水平正交因子分析,响应面板分析。
问一下,摇瓶里面得到的优化的培养基,在batch fermentation 和fed-batch fermentation中间有用么?我在摇瓶里面OD600可以到20几,但是人家报道的关键词:[培养基基因工程发酵大肠杆菌氮源因子分析生物量]……关键词:培养基基因工程发酵大肠杆菌氮源因子分析生物量发酵大肠杆菌(Escherichia coli)(一种自己构建的基因工程(Genetic Engineering)菌),为了提高生物量,我在摇瓶里面做了培养基优化:碳源优化,氮源优化,二水平正交因子分析,响应面板分析。