生物量监测在微生物(细胞)培养条件优化的应用

上一篇推文,介绍了wiggens的cgq生物量在线监测系统,在微生物(细胞)效能评价/菌种筛选的应用。
本期介绍生物量监测在微生物(细胞)培养条件优化中的应用。培养基为微生物(细胞)的生长提供环境条件以及碳源,氮源,生长因子等。培养基具有通用性,但每种培养物都有特殊性。在通用培养基的基础上针对培养物的特性做适当的调整或成分添加,对目的产物的产出,具有重要正作用。
下图是德国法兰克福歌德大学,使用cgq生物量监测系统对saccharomyces cerevisiae (一种酿酒酵母)在不同碳源组分中的生长曲线。
三种碳源glc(葡萄糖)、gal(半乳糖)、mal(酰胺)不同浓度对酿酒酵母的生长有着明显的影响,对迟缓期和对数期的影响显著。碳源各组分浓度不同,对酿酒酵母进入平台期的时间甚至有超过6小时的差距影响。这对注重效率的工业发酵来说,减少迟缓期的时间段,有着重要的参考意义。
下图是,在m9培养基中,通过加入不同浓度的甘油,escherichia coli (大肠杆菌)的生长曲线
从上图大肠杆菌的生长曲线可以看出,在m9培养基中,甘油浓度是对大肠杆菌终生长量的大影响因素。0.4%的甘油浓度对比0.1%的甘油浓度,对数生*有明显提升,终得到的生物量也是低浓度甘油的4倍以上。
下图是通过培养过程的摇瓶补液,cgq进行的实时生物量监测。
在大肠杆菌培养中,通过lis摇瓶补液系统,在摇瓶培养过程中进行在线补入缓冲液,缓冲液对ph值进行了调节。在使用lb培养基培养大肠杆菌的过程中,对生物量的限制的大因素不是培养基组分,而是ph值,持续的进行ph调节,可以有效的增加生物量,提高培养基的利用率。
更多的cgq生物量监测应用,请参考如下文献:
[1]trippet al(2017):establishing a yeast-based screening system for discovery of human glut5inhibitors and activators (nature – scientific reports)
[2]bruder, s. &boles, e. (2017): improvement of the yeast based (r)-phenylacetylcarbinolproductionprocess via reduction of by-product formation (biochemical engineeringjournal).
[3]gottardiet al.(2017):de novo biosynthesis of trans-cinnamicacidderivatives insaccharomycescerevisiae(appliedmicrobiology and biotechnology).
[4]bracharzet al.(2017):the effects of torc signal interference onlipogenesisin theoleaginousyeasttrichosporonoleaginosus(bmcbiotechnology).
[5]bruderet al.(2016):parallelisedonlinebiomass monitoring in shake flasks enablesefficient strain and carbon sourcedependent growthcharacterisation ofsaccharomycescerevisia(microbialcell factories).

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