熒光法殘氧儀SFR超高產®燒瓶中谷氨酸梭菌培養物的在線監測

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測量，特別是使用SFR變量進行光學生物量監測。作為一個突出的例子，我們使用湯姆森的超產量®燒瓶進行谷氨酸梭菌培養，同時監測2，我們的，pH和生物質在線。

超產量®燒瓶具有特殊的 6 擋板設計，有望實現更高的曝氣率。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，超產量®燒瓶僅略微半透明。在這里，我們使用帶有SFR可變傳感器模塊的2.5 L超產量®燒瓶，用于整個谷氨酸梭菌批量培養的在線測量。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計算OUR。因此，kL確定了超產量®燒瓶的a，這表明它與PreSens傳感器燒瓶SFS的范圍相似。對生物質進行光學監測 – 光通過燒瓶底部照射，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在2.5 L超產量®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。將一個氧氣和一個pH傳感器點（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小時內監測氧氣，OUR，pH和生物量（見圖1）。離線外吸樣品600測量是在相同條件下生長的平行栽培。

圖 1：2.5 L 超產量®培養瓶（美國湯姆森），帶有康寧搖瓶蓋，并在搖動培養箱內的 SFR 變體上集成了 pH 和氧傳感器斑點。

結果

圖2顯示了谷氨酸梭菌培養物的在線記錄數據和離線測定的OD600值。大約1.5小時后，氧氣消耗量增加。在接下來的10小時內，DO和OUR圖顯示了幾個峰值，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，此時代謝產物開始在培養液中積聚。在培養的第二階段，7小時后從碳水化合物切換到肽和氨基酸作為碳源會導致培養基的強堿化，這可以通過HP5傳感器點很好的解決。在開始時的短暫滯后階段之后，生物量曲線清楚地顯示出從第4小時開始的指數增長，與攝氧率的升高相對應。9小時后，指數增長停止，生物量最小減少，直到種植終止。氧氣消耗也持續了5個小時，表明在死亡階段開始之前，會發生進一步的代謝活動，可能代謝一些細胞。離線OD600數據與在線生物量數據吻合良好。在線和離線測量數據之間的輕微偏差可能源于離線數據是從平行栽培中獲取的。在所選條件下，氧氣永遠不會受到限制，溶解氧水平不會低于40%。SFR變量數據表明，盡管仍有一些代謝活動，但10小時后不再生長，然后可以終止培養。

圖2：在2.5 L超產量®燒瓶中的復合培養基中培養的谷氨酸梭菌;使用SFR變量在線監測生物量（綠線），DO（藍線）和pH（紅線），使用PreSens Flask Studio軟件根據在線氧氣讀數計算OUR（淺藍線）。在線生物質信號中的噪聲也用中位數30（黑線）平滑。離線測量的平行栽培OD 600值（橙色點）與在線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測量數據。在這個例子中，我們能夠在配備光學傳感器光斑的超高產量®燒瓶中詳細跟蹤生物質發育和代謝活動。與SFR變量同時收集的幾個參數的在線數據被證明可以對代謝過程提供有價值的見解，并通過從DO和pH數據中間接挖掘信息來精確估計生長階段和養分可用性。