培养基：是发酵的基础。基因工程技术与大规模培养技术的结合使得原本含量稀少的天然蛋白质能够实现大规模生产。通过基因工程技术将编码目标蛋白的核酸序列导入宿主细胞，使其实现大量表达。重组大肠杆菌的高密度培养是一种获得高外源性蛋白产量的重要策略。这种技术不仅减少了培养体积，简化了后续的分离提取过程，还缩短了生产周期、降低了设备投入，从而有效降低了生产成本并提高生产效率。随着后基因组时代对快速蛋白生产的需求日益增加，蛋白生产过程受到越来越多的关注。基于系统生物学，多维度的策略重塑和优化传统工艺，建立了更全面、更高效的重组蛋白高密度发酵工艺。作为大肠杆菌生长和产品合成的基础原料，培养基被称为细胞生长和蛋白生产的“粮草”，对大肠杆菌的生长和重组蛋白表达具有至关重要的影响。创建优良的发酵培养基是提高产量和降低生产成本的关键一步，是发酵产品实现工业化成功的基础。

01 培养基组分

● 碳源：碳源是细胞物质和代谢产物的基础，提供细胞所需的能量。培养基中的主要碳源包括葡萄糖、甘油、乳糖和甘露糖等。其中，葡萄糖是大肠杆菌发酵中最常用的碳源。在选择葡萄糖时需要注意：①合适的浓度，过高的葡萄糖浓度可能导致葡萄糖效应，形成代谢副产物如乙酸，进而影响菌体的生长和重组蛋白的表达与生物活性。②碳氮比（C/N）：C/N指培养基中碳源与氮源的比例。C/N过小会导致菌体生长过快，易引起衰老和自溶；C/N过大则会对生长产生负面影响。不同发酵阶段可能需要不同的C/N比，因此需要合理优化。

● 氮源：氮源用于合成细胞物质（如氨基酸、蛋白质、核酸等）及含氮代谢物。氮源可分为有机氮源和无机氮源，综合考虑其种类、浓度和供给策略，合理优化能显著提升重组大肠杆菌的生长密度和产品产量。有机氮源的质量受到来源和生产工艺的影响，选择合适的氮源有助于优化培养基。

● 无机盐及微量元素：无机盐的作用包括维持pH和渗透压，参与细胞膜和核酸的合成。尽管微量元素的需求量不大，但对微生物的生长和代谢同样不可忽视。设计培养基时，应考虑无机盐和微量元素的最佳配比和浓度，以优化菌体的生长和蛋白表达。

● 辅因子：一些辅因子对大肠杆菌的生长和重组蛋白表达至关重要。维生素能促进大肠杆菌的生长，减少死亡率，同时某些辅因子对酶的活性起着关键作用。合理添加这些辅因子可以显著提升重组蛋白的质量和产量，例如添加调节渗透压和改善细胞膜通透性的成分。

02 大肠杆菌发酵培养基的优化思路

培养基的设计和优化是一个多因素、复杂的过程，需要考虑众多影响因素及其交互作用，包括材料选择、工艺参数和最终产品性能等。针对不同的重组蛋白和大肠杆菌菌株，通过分析关键因素并进行系统实验设计，可以获得理想的培养基。优化流程一般包括以下步骤：1. 文献调研，收集不同培养基组合；2. 筛选并组合培养基；3. 单因素试验确定重要影响因素；4. 基于统计的多因子实验设计优化培养基；5. 验证并确定最佳配方。

03 尊龙凯时重组蛋白发酵CMO服务

作为特种酶行业的佼佼者，尊龙凯时拥有丰富的重组蛋白产品开发和生产经验，擅长于大肠杆菌和酵母菌表达体系。经过多年项目研发和核心技术积累，针对不同表达体系，开发了一系列高适配性的平台发酵工艺。尊龙凯时具备丰富的发酵工艺开发和产业化经验，拥有多种规模的产线，可满足小试、中试和产业化各个阶段的生产需求，致力于为客户提供优质的服务和产品。