presens残氧仪超高产量®烧瓶中谷氨酸梭菌培养物的在线监测

在这项研究中，我们分析了微透明的聚丙烯摇瓶是否可用于光学测量，尤其是使用 SFR vario 进行光学生物量监测。作为一个突出的例子，我们使用 Thomson 的 Ultra Yield® 烧瓶进行谷氨酸梭菌培养，同时监测 O2、OUR、pH 值和生物量在线。

Ultra Yield® 烧瓶具有特殊的 6 挡板设计，有望实现更高的通气率。这使得这些一次性摇瓶对大肠杆菌和其他微生物培养物很感兴趣。与 PreSens 传感器瓶 SFS （Corning） 相比，Ultra Yield® 瓶仅具有轻微的半透明性。在这里，我们使用带有 SFR vario 传感器模块的 2.5 L 超产量®烧瓶进行在线测量，用于整个谷氨酸分批培养过程中的在线测量。我们在烧瓶底部集成了氧气和 pH 传感器，SFR vario 可以读取这些传感器。然后，PreSens Flask Studio软件根据氧气测量值自动计算出OUR。因此，kL测定了 Ultra Yield® 烧瓶的 a，结果表明它与 PreSens 传感器烧瓶 SFS 的检测范围相似。对生物量进行光学监测 – 光线通过烧瓶底部照射，被培养液中的细胞散射，然后用 SFR vario 检测反向散射光。

材料与方法

在30°C和300rpm（振荡直径25mm）下，在2.5L超产量®烧瓶中培养谷氨酸梭菌，该烧瓶的填充体积为20%。烧瓶用合适的康宁瓶盖封闭。将一个氧气和一个pH传感器点（SP-PSt3，SP-HP5）集成在烧瓶底部，并在25小时内使用振荡培养箱内的SFR vario监测氧气，OUR，pH和生物量（见图1）。离线 OD 样品600测量值是从相同条件下生长的平行培养物中进行的。

图 1：2.5 L 超产量®烧瓶（美国汤姆森），带有康宁摇瓶盖，并在振荡培养箱内的 SFR vario 上集成了 pH 和氧传感器斑点。

结果

图 2 显示了谷氨酸梭菌培养物的在线记录数据和离线测定的 OD600值。大约 1.5 小时后，耗氧量开始增加。在接下来的 10 小时内，DO 和 OUR 图显示了几个峰值，这些峰值表明由于复合培养基中不同碳源（例如葡萄糖、醋酸盐）的消耗而导致的几次代谢变化。在高代谢活动期间，pH 值下降 0.24，而当代谢产物开始在培养液中积累时，培养物继续变酸。在培养的第二阶段，7小时后，从碳水化合物切换到肽和氨基酸作为碳源，导致培养基的强烈碱化，这可以通过HP5传感器光斑解决。在开始时的短暂滞后阶段之后，生物量曲线清楚地显示出从第 4 小时开始呈指数增长，与升高的吸氧率相对应。9小时后，指数增长停止，生物量最小减少，直到培养终止。耗氧量也持续 5 小时，表明在死亡阶段开始之前，发生了进一步的代谢活动，可能代谢了一些细胞。离线 OD600数据与在线生物量数据非常吻合。在线和离线测量数据之间的微小差异可能源于这样一个事实，即离线数据是从平行种植中获取的。在选定的条件下，氧气永远不会成为限制，溶解氧水平不会低于 40%。SFR vario 数据表明，尽管仍有一些代谢活动，但 10 小时后不再生长，届时可以终止培养。

图2：在2.5 L Ultra Yield®烧瓶中在复合培养基中培养的谷氨酸梭菌;使用SFR vario在线监测生物量（绿线）、DO（蓝线）和pH值（红线），OUR（浅蓝线）使用PreSens Flask Studio软件在线计算氧气读数。在线生物质信号中的噪声也用中位数 30（黑线）进行了平滑。从平行培养中获取的离线测量的OD 600值（橙色点）与在线测量的生物量数据非常吻合。

结论

我们的测试表明，在半透明聚丙烯摇瓶中使用 SFR vario 可以收集确凿的在线测量数据。在这个例子中，我们能够在配备光学传感器点的超产量®烧瓶中详细跟踪生物量的发育和代谢活动。与SFR vario同时收集的几个参数的在线数据被证明可以为代谢过程提供有价值的见解，并通过间接从溶解氧和pH数据中挖掘信息来精确估计生长阶段以及营养物质的可用性。