Guía de concentraciones de nutrientes en el medio inicial para fermentación de alta densidad de E. coli

No existe una única formulación "óptima" universal para todos los procesos de fermentación de E. coli de alta densidad celular (HCDC). Lo más práctico es recopilar los rangos de trabajo iniciales documentados en medios definidos o semidefinidos utilizados en la bibliografía. Por lo general, el medio de cultivo principal emplea sulfato de amonio ((NH₄)₂SO₄) o cloruro de amonio (NH₄Cl) como fuente de nitrógeno inorgánico, pero no ambos a la vez. Cuando se usa hidróxido de amonio para controlar el pH, parte del nitrógeno puede suministrarse a través de la alimentación o la base.

Componente	Medio / Referencia	Concentración de trabajo inicial (g/L)	Concentración aproximada (mM)	Notas
MgSO₄	Medios M9/M63; medios mínimos comunes	MgSO₄ anhidro ~0.12; MgSO₄·7H₂O ~0.25	~1 mM	Valor inicial típico. En medio semidefinido para alta densidad se reportan 0.24 g/L .
MgSO₄	Medio semidefinido para E. coli DH5α de alta densidad	0.24 g/L	~0.97 mM (como heptahidratado) o ~2.0 mM (anhidro)	La concentración exacta en mM depende de la forma hidratada utilizada .
(NH₄)₂SO₄	Medio M63	2.0 g/L (1×); la receta 5× contiene 10 g/L	~15.1 mM ((NH₄)₂SO₄); ~30.3 mM (NH₄⁺)	Ejemplo típico de medio mínimo que usa sulfato de amonio .
NH₄Cl	Medio M9	1.0 g/L (1×); la receta 5× contiene 5 g/L	~18.7 mM (NH₄Cl / NH₄⁺)	Ejemplo típico de medio mínimo que usa cloruro de amonio .
NH₄Cl	Medio semidefinido para E. coli de alta densidad	1.5 g/L	~28.0 mM	Formulación que incluye glucosa, tampón fosfato, NaCl, MgSO₄ y extracto de levadura .
Vitaminas: tiamina-HCl	Nota de aplicación para fermentación fed-batch de alta densidad	Sin evidencia suficiente	Sin evidencia suficiente	Se menciona una solución madre de 5 g/L, pero no se especifica la concentración final en el medio .
Vitaminas: extracto de levadura (fuente compleja)	Medio semidefinido de alta densidad	12 g/L	No aplica	Fuente compleja de vitaminas y factores de crecimiento; no puede expresarse en mM para una vitamina específica .

Puntos clave a considerar:

• Los medios tipo M9 emplean NH₄Cl, mientras que los M63 emplean (NH₄)₂SO₄. Son formulaciones alternativas, no combinaciones estándar de ambas sales .
• En procesos fed-batch de alta densidad, la concentración inicial de nitrógeno en el medio batch no necesita ser muy alta, ya que la alimentación y el control de pH (a menudo con NH₄OH) aportan el nitrógeno necesario durante la fase de alimentación .
• Rangos de partida recomendados (basados en la evidencia): MgSO₄: ~1–2 mM; NH₄Cl: ~19–28 mM; o (NH₄)₂SO₄: ~15 mM. Para vitaminas en medio definido, la concentración de tiamina-HCl no está suficientemente respaldada; si se usa extracto de levadura como fuente compleja, un rango inicial podría ser de 5 a 12 g/L .