通过基于模型的气体供应实现了Cupriavidus necator高细胞密度自营养的经济高效培养

科学领域:

• 生物技术是生物技术.
• 微生物培养 微生物培养
• 可持续化学 可持续化学

背景情况:

• 使用H2,CO2和O2培养像Cupriavidus necator这样的氧化细菌 (HOB) 是利用二氧化碳的有希望的方法.
• 在实验室规模的发酵器中进行高效的种植需要精确控制气体供应,特别是H2,以优化经济效益并最大限度地减少浪费.
• 由于缺乏符合ATEX标准的H2传感器,因此需要使用其他方法来监测溶解的H2度.

研究的目的:

• 在实验室规模的气体发酵器中开发自动化气体供应策略,以提高HOB种植效率.
• 在没有直接的H2传感器的情况下,实施软传感器来估计溶解的H2度.
• 制定一个高细胞密度的介质,以最大限度地提高生物质产量和聚基酸的生产.

主要方法:

• 开发了一种自动化的气体供应策略,控制H2,CO2和O2,基于实时监测和溶解H2的软传感器.
• 一个软传感器使用O2吸收率和生长阶段识别估计溶解的H2.
• 通过ICP-OES和营养抑制测试,制定了一个高细胞密度的介质.

主要成果:

• 自动化天然气供应策略将总体天然气和H2消耗量减少了67%.
• 优化的介质使生物质产量从15g/L增加到53g/L.
• 生产的生物质由75%的聚3-基酸盐组成,没有额外的营养物质或pH控制.

结论:

• 开发的自动气体控制和软传感策略显著提高了HOB种植的效率和经济性.
• 优化的高细胞密度介质提高了生物质产量和生物塑料生产,简化了培养过程.
• 这些联合策略为使用氧化细菌的基于二氧化碳的生物制造提供了可扩展,高效和可持续的方法.