搖瓶中的在線(xiàn)氧氣和 pH 值監(jiān)測(cè)

傳感器燒瓶 SFS

這些由聚碳酸酯制成的一次性搖瓶在底部集成了氧氣和 pH 傳感器,。燒瓶的容量從 125 mL 到 5,000 mL 不等，帶或不帶擋板,。內(nèi)部的傳感器經(jīng)過(guò)輻照和預(yù)校準(zhǔn),，因此燒瓶可以立即使用。SFS 可以通過(guò) SFR Shake Flask Reader 或 SFR vario 讀取,，用于同時(shí)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)氧氣、pH,、OUR 和（在 SFR vario 的情況下）生物量,。它們與將集成傳感器與讀取器光學(xué)元件對(duì)齊的特殊夾具一起使用。

• 在線(xiàn)監(jiān)測(cè) O 2和 pH

• 非接觸式測(cè)量

• 可以使用

• 預(yù)校準(zhǔn)傳感器

• 用于微生物和細(xì)胞培養(yǎng)

應(yīng)用

大腸桿菌生長(zhǎng)過(guò)程中的生物量,、O 2和 pH 監(jiān)測(cè)

大腸桿菌K12 在含有葡萄糖和乳糖的培養(yǎng)基中表現(xiàn)出明顯的二元生長(zhǎng),，這可以通過(guò) SFR vario 進(jìn)行監(jiān)測(cè)。測(cè)量停止數(shù)次以進(jìn)行離線(xiàn)采樣 - 以確定底物濃度 - 顯示在圖中的間隙中,。在第一個(gè)生長(zhǎng)期消耗葡萄糖 (1),。該系統(tǒng)在較低的生物量范圍內(nèi)顯示出較低的精度，但這會(huì)隨著細(xì)胞密度的增加而改善,。雖然細(xì)菌產(chǎn)生的乙酸會(huì)降低培養(yǎng)基的 pH 值,，但氧氣濃度會(huì)強(qiáng)烈降低至 10%，這表明代謝活性很高。當(dāng)葡萄糖濃度低于0.1 g L -1大約 6 小時(shí)后（離線(xiàn)確定,，此處未顯示數(shù)據(jù)）生長(zhǎng)停止,，氧氣水平迅速上升。這也顯示在在線(xiàn)測(cè)量的生物量曲線(xiàn) (2) 中的一個(gè)小平臺(tái)（放大插入）中,。在這個(gè)階段,，細(xì)菌將它們的新陳代謝調(diào)整為乳糖。只有使用新的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)才能實(shí)現(xiàn)記錄氧氣消耗和生長(zhǎng)停止的精確匹配,。在第三階段,，大腸桿菌在乳糖上生長(zhǎng)，直到它被消耗,，培養(yǎng)物進(jìn)入穩(wěn)定期 (3),。

雜培養(yǎng)基中的酵母生長(zhǎng)階段

當(dāng)在以葡萄糖為底物的搖瓶中培養(yǎng)時(shí)， K. marxianus顯示出兩個(gè)生長(zhǎng)階段,。在第一階段,，葡萄糖在需氧條件下代謝 (1)，并且氧含量持續(xù)下降到 5% 以下,。由于代謝產(chǎn)物,，pH 值從 7 降低到 6.1。培養(yǎng) 9 小時(shí)后,，葡萄糖*消耗（離線(xiàn)測(cè)定,，此處未顯示數(shù)據(jù)），pH 值再次升高,。在第二階段 - 氧氣限制 - 階段K. marxianus顯示出明顯較慢的生長(zhǎng),，這可以在散射光（= 生物量）測(cè)量中清楚地觀察到 (2)，同時(shí)在高需氧量下代謝第一階段產(chǎn)生的葡萄糖產(chǎn)物,。使用 SFR vario 同時(shí)監(jiān)測(cè)氧氣,、pH 和生物量為培養(yǎng)監(jiān)測(cè)和代謝過(guò)程評(píng)估提供了全新的可能性。

吸氧率測(cè)量

測(cè)量微生物的攝氧率是代謝活動(dòng)的一個(gè)很好的指標(biāo),，可用于預(yù)測(cè)生長(zhǎng)狀態(tài)或評(píng)估代謝過(guò)程發(fā)生的速率,。左圖顯示了S. cerevisiae的 OUR在搖瓶培養(yǎng)過(guò)程中在 YPD 培養(yǎng)基中。由于指數(shù)增長(zhǎng),，氧氣吸收率在培養(yǎng)的最初幾個(gè)小時(shí)內(nèi)不斷上升,。攝氧率的短暫下降表明底物變得有限，微生物降低了代謝活性,，同時(shí)轉(zhuǎn)換為代謝另一種底物,。然后進(jìn)入另一個(gè)指數(shù)增長(zhǎng)階段。 OUR 最高的最大代謝活動(dòng)時(shí)期,，以及死亡階段進(jìn)入（由于氧氣限制）和 OUR 突然下降到最小值的時(shí)間點(diǎn),，可以從圖形,。

畢赤酵母的甲醇獨(dú)立表達(dá)

bisy e 的 Anton Glieder 和他的同事。U. 和格拉茨技術(shù)大學(xué)分子生物學(xué)研究所發(fā)表了一篇視頻文章 (J. Vis. Exp. (143), e58589 (2019)),，描述了巴斯德畢赤酵母無(wú)甲醇表達(dá)的簡(jiǎn)單搖瓶培養(yǎng)系統(tǒng),。使用 SFR vario 和恒定慢速甘油進(jìn)料進(jìn)行在線(xiàn)監(jiān)測(cè)來(lái)模擬生物反應(yīng)器條件。與大多數(shù)應(yīng)用的小批量培養(yǎng)相比,，這種方法有助于更接近真實(shí)的生物反應(yīng)器條件,。