[其他]控制培养的方法及其设备

说明书

一种在好氧条件下对细胞进行控制培养以生产代谢物的方法，其特征在于向培养基中加入底物和（或）诱导物，用细胞的二氧化碳释放量为基础的第参数和细胞耗氧量为基础的第二参数之比率的变化为指导，判定细胞生长和（或）代谢物生产的终点或终止培养。其中的比率例如是呼吸商。

本发明涉及控制培养的方法及其设备。更具体地讲，是涉及控制培养由微生物、动物细胞或植物细胞有效地生产如抗生素、氨基酸、酶和生理活性等代谢物的方法及其设备。

用微生物、动物细胞或植物细胞生产上述代谢产物属于常规技术。大多数已经采用的常规方法，是在培养罐中的培养基中对种子培养物进行简单的分批式培养，其生产力很低。

因此，本发明者对在培养过程中加入底物和诱导物从而改善生产力的培养方法进行了研究。迄今还没有报导过应在培养阶段加入底物和诱导物的工业性研究。

例如，日本公开待批专利第141796/1983已经公开了一种生产代谢物，即肽的培养方法。然而，在这一方法中却不可能观察到细胞的连续生长，即在线生长。那么事实上当然也就没有讨论加入底物和（或）相似物质的适宜时机。日本公开待批专利第125686/1977揭示了一种培养酵母的方法，但它不是用来生产代谢物的。这一方法根据总耗氧率将肉汤加到培养基中，并同时使称为呼吸商的指数保持在限定范围内。因此，其中并没有采用通过监测呼吸商的变化以加入底物和（或）类似物的过程。

本发明的目的是提供一种以工业规模有效地培养细胞并生成代谢物的方法及其设备。

在本发明的方法中，是在好氧条件下培养细胞以生产代谢物，其特征在于，向培养液中加入底物和（或）诱导物，确定细胞生长和（或）代谢物生产的终点，或者根据作为细胞培养物的二氧化碳释放量的第一参数与作为耗氧量的第二参数的变化比率来终止培养。

本发明中所用的细胞，可以是微生物细胞、动物细胞或植物细胞。将本发明应用于培养基因重组的细菌细胞时，将会产生特别显著的效应。

在本发明的方法中，代谢物的生产可在细胞培养之后进行，或在细胞培养的同时进行。从工业观点出发，则优选后一种方法。

对每一个参数的测定及对培养的控制，包括根据参数来开始或停止控制，最好以在线方式进行。

以这样的参数为基础的一个典型的比率是呼吸商，此后简称为RQ。RQ指的是二氧化碳量与氧气量之比，并由下列各式所代表。即RQ可用下列各式确定，其中△O₂表示输入气与排出气之间氧气量的改变，相似地，△CO₂代表输入气与排出气之间二氧化碳量的改变，Q代表总的气体量，Ce11代表细胞数量。

RQ＝△CO₂/△O₂ （1）

RQ＝Q·△CO₂/Q·△O₂ （2）

RQ＝（△CO₂/Cell）/（△O₂/Cell） （3）

上面各式中，△O₂和△CO₂是基于上述数据的参数。在预先知道输入气中各成份浓度的情况下，则只需测定排出气中各成分的浓度。而且，这一比率不受RQ的限制，它能被下述方式修饰。例如这样的一些比率，RQ^-1;RQ×A，此处A代表一个常数，RQ÷B，此处B代表一个常数，△CO₂/（△CO₂+△O₂），△O₂/（△O₂+△CO₂），（△CO₂×B）/△O₂×A）和（△CO₂+A）/（△O₂+B），它们均可用于本发明。

加入底物和（或）诱导物的时机根据RQ来确定，最好在RQ开始上升至这一上升刚好终止的期间内加入。

RQ的第二个峰，一般被认为是判定代谢物生产终止的尺度，因此，优选在这一点终止培养。