Quando a E. coli é cultivada em tanques de fermentação, meios de fermentação específicos são geralmente usados, otimizados de acordo com as necessidades de crescimento e os objetivos de produção da E. coli. Aqui estão alguns meios de fermentação comumente usados ​​e suas fórmulas: Os meios de fermentação comumente usados ​​por E. coli incluem principalmente os seguintes:

LB (Broto de Lysogeny)

O meio LB é um meio comumente usado para o crescimento, manutenção e cultivo em massa de E. coli.

Principais ingredientes:

·Triptona (10 g/L)

·Extrato de levedura: 5 g/L

·Cloreto de sódio (NaCl): 10 g/L

Características:

·É rico em nutrientes e adequado para o rápido crescimento de E. coli.

·A resina pode ser adicionada para fazer um meio sólido.

O caldo de TB (Terrific Broth)

O meio TB contém mais nutrientes do que o meio LB e é adequado para a fermentação de alta densidade.

Principais ingredientes:

·Triptona (12 g/L)

·Extrato de levedura: 24 g/L

·Glicerola: 4 ml/L

·Difosfato de hidrogênio de potássio (KH2PO4): 12,54 g/L

·Dihidrofosfato de potássio (K2H2PO4): 8,56 g/L

·Cloreto de amônio (NH4Cl): 3,4 g/L

Características:

·Fornece nutrientes mais elevados, adequados para culturas celulares de alta densidade.

·É frequentemente usado para a expressão de proteínas e produção em massa.

3. SOB meio de cultura:

Adequado para a expressão de proteínas de E. coli, capaz de aumentar a produção de proteínas e também para a formulação de meios de cultura SOC.

Principais ingredientes:

·2% de panproteína

·0,5% extrato de levedura

·NaCl de 10 mM

·KCl de 2,5 mM

·10 mM de MgCl2

·10 mM MgSO4

·pH 7,5

Características:

·Os ingredientes são mais complexos, mais nutritivos e com alto teor de nitrogênio, adequados para experimentos de biologia molecular.

4. SOC meio de cultura:
Usado principalmente para a preparação e transformação de células sensíveis a E. coli, pode melhorar a eficiência da transformação e também é aplicável à expressão de proteínas.

Principais ingredientes:

·2% de panproteína

·0,5% extrato de levedura

·NaCl de 10 mM

·KCl de 2,5 mM

·10 mM de MgCl2

·10 mM MgSO4

·20 mM de D-glucose

·pH 7,5

Características:

·A glicose é adicionada com base no meio SOB, fornecendo uma fonte direta de carbono que favorece o crescimento de E. coli.

5. M9 meio de cultura

O meio M9 é um meio básico, geralmente usado para necessidades experimentais específicas, como a cultura de cepas nutricionalmente deficientes.

Principais ingredientes:

·葡萄糖 (Glúcose): 4 g/L

·Cloreto de amônio (NH4Cl): 1 g/L

·Cloreto de sódio (NaCl): 0,5 g/L

·Difosfato de hidrogênio de potássio (KH2PO4): 3g/L

·Dihidrogênio de sódio (Na2H2PO4): 6,78 g/L

·Sulfato de magnésio (MgSO4): 0,241 g/L

·Cloreto de cálcio (CaCl2): 0,011 g/L

Características:

·Os ingredientes nutricionais são mais simples e são frequentemente usados ​​em pesquisas básicas ou em experimentos que exigem um controle rigoroso das condições nutricionais.

6. 2xYT meio de cultura

O meio 2xYT é uma variante do meio LB que contém nutrientes mais elevados e é adequado para culturas de alta densidade.

Principais ingredientes:

·Triptona: 16 g/L

·Extrato de levedura: 10 g/L

·Cloreto de sódio (NaCl): 5 g/L

Características:

·Rico em nutrientes, adequado para a cultura de E. coli de alta densidade.

Suplementos:

Durante a fermentação de E. coli, também pode ser necessário adicionar os seguintes suplementos:

·Antibióticos: usados ​​para selecionar cepas resistentes.

·Indutores: como IPTG, para induzir a expressão de proteínas recombinantes.

·Traceelementos e soluções vitamínicas: para apoiar o crescimento celular.

Durante o processo de fermentação, a fórmula e as condições do meio (por exemplo, pH, temperatura, oxigênio dissolvido, etc.) precisam ser ajustadas de acordo com o objetivo experimental específico e os requisitos de produção. Por exemplo: se a fermentação de alta densidade é necessária, é necessário aumentar a quantidade de sulfato de magnésio, suplementos adicionados com o pó apropriado de levadura pode melhorar o ciclo de fermentação, a adição de sulfato de amônio pode melhorar a concentração bacteriana. O processo de fermentação deve ser realizado em condições estériles rigorosas e os vários parâmetros do processo de fermentação devem ser monitorados para garantir que a fermentação alcance o resultado desejado.

O processo de desenvolvimento do processo de fermentação de E. coli geralmente inclui as seguintes etapas-chave:

1, a construção da cepa:

Primeiro, é necessário escolher uma boa cepa, incluindo o desenho de rotas de engenharia genética, modificação e triagem da cepa, exploração das condições de agitação da garrafa e muito mais.

Otimização do meio de cultivo:

O meio de cultura é uma parte importante do processo de fermentação de E. coli. É necessário ajustar a fórmula do meio de cultivo de acordo com as diferentes cepas e requisitos do produto, compreender melhor a composição do meio de cultivo, pode ser realizada a triagem DOE, os principais componentes incluem a proporção de combinação de fontes de carbono, nitrogênio, sal inorgânico e fatores de crescimento.

Otimização e controle de parâmetros de processo:

Temperatura: A temperatura ideal para o crescimento de E. coli é geralmente de 37 ° C, mas a faixa de temperatura pode ser ajustada adequadamente de acordo com o propósito da fermentação e as propriedades da bactéria.

O pH ideal para o crescimento de E. coli é de 7 ± 0,2. Durante o processo de fermentação, é necessário manter o pH do líquido fermentado estável através de estratégias de suplemento ácido-alcalino.

Oxigênio dissolvido (OD): a concentração crítica de oxigênio dissolvido da E. coli varia entre 20% e 30%. A falta de oxigênio dissolvido pode levar à acumulação de ácido acético, afetando o crescimento do organismo; O excesso de oxigênio pode causar intoxicação por oxigênio. Portanto, é necessário controlar o nível de oxigênio dissolvido ajustando a velocidade de agitação, o volume de ventilação e outros parâmetros.

Estratégia de suplemento: Selecione a fermentação em lotes de suplementos para obter a fermentação de alta densidade de E. coli e obter mais biomassa. Durante o processo de suplementação, é necessário monitorar o consumo de nutrientes no líquido de fermentação em tempo real, desenvolver o processo de suplementação e determinar o tipo de suplemento e o tempo de suplementação e a quantidade de suplementação.

O processo de fermentação pode ser desenvolvido usando software semelhante, como minitab ou JMP, para projetar métodos experimentais do DOE para acelerar o processo experimental e encontrar parâmetros de processo melhores e mais robustos.