E. coli Yüksek Hücre Yoğunluklu Fermentasyonda Başlangıç Besiyeri Bileşenleri: Optimum Aralıklar

E. coli yüksek hücre yoğunluklu fermentasyonunda başlangıç besiyeri için evrensel bir 'en iyi' konsantrasyon bulunmamaktadır. Bunun yerine, literatürde sıkça kullanılan tanımlı (defined) veya yarı tanımlı (semi-defined) besiyerlerinin başlangıç çalışma aralıklarını derlemek daha pratik bir yaklaşımdır. Genel olarak, ana kültür ortamında inorganik azot kaynağı olarak ya amonyum sülfat ((NH4)2SO4) ya da amonyum klorür (NH4Cl) kullanılır; ikisi aynı anda bulunmaz. Eğer pH kontrolü için amonyum hidroksit (NH4OH) kullanılıyorsa, azot kaynağının bir kısmı besleme çözeltisine veya baz çözeltisine taşınabilir , .

Aşağıdaki tabloda, farklı literatür kaynaklarından derlenen başlangıç konsantrasyon aralıkları ve kullanım örnekleri sunulmuştur.

Bileşen	Literatür/Besiyeri Örneği	Başlangıç Çalışma Konsantrasyonu, g/L	Yaklaşık mM	Notlar
MgSO4	M9/M63 gibi E. coli minimal besiyerleri genellikle 1 mM MgSO4 ekler; M63 tarifi MgSO4 ekleme şeklini belirtir	MgSO4 anhidröz yaklaşık 0.12 g/L; MgSO4·7H2O yaklaşık 0.25 g/L	Yaklaşık 1 mM	Yaygın başlangıç değeri yaklaşık 1 mM'dir; yarı tanımlı yüksek yoğunluklu çalkalamalı şişe formülasyonu da 0.24 g/L MgSO4 kullanır
MgSO4	Yarı tanımlı yüksek yoğunluklu E. coli DH5α besiyeri	0.24 g/L	MgSO4·7H2O olarak yaklaşık 0.97 mM; anhidröz olarak yaklaşık 2.0 mM	Literatür özeti hidratasyon formunu net olarak belirtmediğinden mM hesaplaması kullanılan kimyasalın formuna göre yapılmalıdır
(NH4)2SO4	M63 minimal besiyeri	2.0 g/L; 5x M63 tarifi 10 g/L içerir, 1x seyreltme ile 2 g/L	Yaklaşık 15.1 mM (NH4)2SO4; yaklaşık 30.3 mM NH4+	Amonyum sülfat kullanan tipik bir minimal besiyeri örneğidir
NH4Cl	M9 minimal besiyeri	1.0 g/L; 5x M9 tarifi 5 g/L içerir, 1x seyreltme ile 1 g/L	Yaklaşık 18.7 mM NH4Cl / NH4+	Amonyum klorür kullanan tipik bir minimal besiyeri örneğidir
NH4Cl	Yarı tanımlı yüksek yoğunluklu E. coli besiyeri	1.5 g/L	Yaklaşık 28.0 mM	Bu formülasyon ayrıca glukoz, fosfat tamponu, NaCl, MgSO4 ve maya ekstraktı içerir
Vitaminler: tiyamin-HCl	E. coli yüksek yoğunluklu fed-batch uygulama notunda 5 g/L'lik tiyamin-HCl stok çözeltisi kullanılır, ancak nihai çalışma konsantrasyonu belirtilmemiştir	Yetersiz kanıt	Yetersiz kanıt	E. coli tanımlı besiyerlerinde tiyamin eklenmesi yaygındır ancak bu arama sonuçları nihai konsantrasyonu doğrulamak için yeterli değildir
Vitaminler: Maya ekstraktı (karmaşık vitamin/büyüme faktörü kaynağı olarak)	Yarı tanımlı yüksek yoğunluklu formülasyon	12 g/L maya ekstraktı	Uygulanamaz	Maya ekstraktı karmaşık bir karışımdır, tek bir vitaminin mM değerine dönüştürülemez

Önemli Notlar:

• Azot Kaynağı Seçimi: M9 tipi besiyerleri NH4Cl kullanırken, M63 tipi besiyerleri (NH4)2SO4 kullanır. Bu iki formülasyon alternatif azot kaynakları olarak tasarlanmıştır ve NH4Cl ile (NH4)2SO4 standart bir kombinasyon olarak birlikte kullanılmaz .
• Fed-Batch Stratejisi: Hedefiniz yüksek hücre yoğunluklu fed-batch fermentasyonu ise, başlangıç batch besiyerindeki azot kaynağı konsantrasyonunun çok yüksek olması gerekmez. Yüksek yoğunluklu süreçlerde, karbon/azot kaynağı ve pH genellikle fed-batch stratejisi ile kontrol edilir; yüksek OD'ye sadece başlangıç batch besiyeri ile ulaşılmaz .
• Pratik Başlangıç Aralıkları: Deneysel çalışmalarınız için aşağıdaki başlangıç aralıklarını kullanabilirsiniz:
  • MgSO4: Yaklaşık 1-2 mM.
  • NH4Cl: Yaklaşık 19-28 mM (1.0-1.5 g/L).
  • (NH4)2SO4: Yaklaşık 15 mM (2.0 g/L).
  • Vitamin (karmaşık kaynak): Maya ekstraktı 5-12 g/L aralığında kullanılabilir. Tanımlı besiyeri için tiyamin-HCl'nin optimum konsantrasyonu, spesifik bir tarif veya Deney Tasarımı (DOE) çalışması gerektirir, çünkü mevcut kanıtlar güvenilir bir aralık vermek için yetersizdir , .