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熒光法殘氧儀SFR超高產(chǎn)燒瓶中谷氨酸梭菌培養物的在線(xiàn)監測
熒光法殘氧儀SFR超高產(chǎn)®燒瓶中谷氨酸梭菌培養物的在線(xiàn)監測
在這項研究中，我們分析了，如果稍微半透明的聚丙烯搖瓶可用于光學(xué)測量，特別是使用SFR變量進(jìn)行光學(xué)生物量監測。作為一個(gè)突出的例子，我們使用湯姆森的超產(chǎn)量®燒瓶進(jìn)行谷氨酸梭菌培養，同時(shí)監測2，我們的，pH和生物質(zhì)在線(xiàn)。
超產(chǎn)量®燒瓶具有特殊的 6 擋板設計，有望實(shí)現更高的曝氣率。這使得這些一次性搖瓶對大腸桿菌和其他微生物培養物感興趣。與PreSens傳感器燒瓶SFS（康寧）相比，超產(chǎn)量®燒瓶?jì)H略微半透明。在這里，我們使用帶有SFR可變傳感器模塊的2.5 L超產(chǎn)量®燒瓶，用于整個(gè)谷氨酸梭菌批量培養的在線(xiàn)測量。我們在燒瓶底部集成了氧氣和pH傳感器，由SFR變量讀取。然后，PreSens Flask Studio軟件根據氧氣測量值自動(dòng)計算OUR。因此，kL確定了超產(chǎn)量®燒瓶的a，這表明它與PreSens傳感器燒瓶SFS的范圍相似。對生物質(zhì)進(jìn)行光學(xué)監測 – 光通過(guò)燒瓶底部照射，被培養液中的細胞散射，然后用SFR變量檢測背散射光。
材料與方法
谷氨酸梭菌在復合培養基中生長(cháng)在2.5 L超產(chǎn)量®燒瓶中，在20°C和30rpm（振蕩直徑300mm）下填充體積為25%。用合適的康寧蓋封閉燒瓶。將一個(gè)氧氣和一個(gè)pH傳感器點(diǎn)（SP-PSt3，SP-HP5）集成在燒瓶底部，并在振蕩培養箱內使用SFR變量在25小時(shí)內監測氧氣，OUR，pH和生物量（見(jiàn)圖1）。離線(xiàn)外吸樣品600測量是在相同條件下生長(cháng)的平行栽培。
圖 1：2.5 L 超產(chǎn)量®培養瓶（美國湯姆森），帶有康寧搖瓶蓋，并在搖動(dòng)培養箱內的 SFR 變體上集成了 pH 和氧傳感器斑點(diǎn)。
結果
圖2顯示了谷氨酸梭菌培養物的在線(xiàn)記錄數據和離線(xiàn)測定的OD600值。大約1.5小時(shí)后，氧氣消耗量增加。在接下來(lái)的10小時(shí)內，DO和OUR圖顯示了幾個(gè)峰值，這些峰值表明由于在復雜培養基中消耗不同的碳源（例如葡萄糖，乙酸鹽）而導致的幾次代謝變化。在高代謝活性期間，pH值下降0.24，而培養物繼續呈酸性，此時(shí)代謝產(chǎn)物開(kāi)始在培養液中積聚。在培養的第二階段，7小時(shí)后從碳水化合物切換到肽和氨基酸作為碳源會(huì )導致培養基的強堿化，這可以通過(guò)HP5傳感器點(diǎn)很好的解決。在開(kāi)始時(shí)的短暫滯后階段之后，生物量曲線(xiàn)清楚地顯示出從第4小時(shí)開(kāi)始的指數增長(cháng)，與攝氧率的升高相對應。9小時(shí)后，指數增長(cháng)停止，生物量最小減少，直到種植終止。氧氣消耗也持續了5個(gè)小時(shí)，表明在死亡階段開(kāi)始之前，會(huì )發(fā)生進(jìn)一步的代謝活動(dòng)，可能代謝一些細胞。離線(xiàn)OD600數據與在線(xiàn)生物量數據吻合良好。在線(xiàn)和離線(xiàn)測量數據之間的輕微偏差可能源于離線(xiàn)數據是從平行栽培中獲取的。在所選條件下，氧氣永遠不會(huì )受到限制，溶解氧水平不會(huì )低于40%。SFR變量數據表明，盡管仍有一些代謝活動(dòng)，但10小時(shí)后不再生長(cháng)，然后可以終止培養。
圖2：在2.5 L超產(chǎn)量®燒瓶中的復合培養基中培養的谷氨酸梭菌;使用SFR變量在線(xiàn)監測生物量（綠線(xiàn)），DO（藍線(xiàn)）和pH（紅線(xiàn)），使用PreSens Flask Studio軟件根據在線(xiàn)氧氣讀數計算OUR（淺藍線(xiàn)）。在線(xiàn)生物質(zhì)信號中的噪聲也用中位數30（黑線(xiàn)）平滑。離線(xiàn)測量的平行栽培OD 600值（橙色點(diǎn)）與在線(xiàn)測量的生物量數據一致。
結論
我們的測試表明，SFR變量可以在半透明的聚丙烯搖瓶中收集確鑿的在線(xiàn)測量數據。在這個(gè)例子中，我們能夠在配備光學(xué)傳感器光斑的超高產(chǎn)量®燒瓶中詳細跟蹤生物質(zhì)發(fā)育和代謝活動(dòng)。與SFR變量同時(shí)收集的幾個(gè)參數的在線(xiàn)數據被證明可以對代謝過(guò)程提供有價(jià)值的見(jiàn)解，并通過(guò)從DO和pH數據中間接挖掘信息來(lái)精確估計生長(cháng)階段和養分可用性。
