生物量監(jiān)測在微生物（細(xì)胞）培養(yǎng)條件優(yōu)化的應(yīng)用

      上一篇推文，介紹了WIGGENS的CGQ生物量在線監(jiān)測系統(tǒng)，在微生物（細(xì)胞）效能評價/菌種篩選的應(yīng)用。
      本期介紹生物量監(jiān)測在微生物（細(xì)胞）培養(yǎng)條件優(yōu)化中的應(yīng)用。培養(yǎng)基為微生物（細(xì)胞）的生長提供環(huán)境條件以及碳源，氮源，生長因子等。培養(yǎng)基具有通用性，但每種培養(yǎng)物都有特殊性。在通用培養(yǎng)基的基礎(chǔ)上針對培養(yǎng)物的特性做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整或成分添加，對目的產(chǎn)物的高效產(chǎn)出，具有重要正作用。
      下圖是德國法蘭克福歌德大學(xué)，使用CGQ生物量監(jiān)測系統(tǒng)對Saccharomyces cerevisiae (一種釀酒酵母)在不同碳源組分中的生長曲線。

    三種碳源Glc（葡萄糖）、Gal（半乳糖）、Mal（酰胺）不同濃度對釀酒酵母的生長有著明顯的影響，對遲緩期和對數(shù)期的影響顯著。碳源各組分濃度不同，對釀酒酵母進(jìn)入平臺期的時間甚至有超過6小時的差距影響。這對注重效率的工業(yè)發(fā)酵來說，減少遲緩期的時間段，有著重要的參考意義。
      下圖是，在M9培養(yǎng)基中，通過加入不同濃度的甘油，Escherichia coli (大腸桿菌)的生長曲線
 

  從上圖大腸桿菌的生長曲線可以看出，在M9培養(yǎng)基中，甘油濃度是對大腸桿菌最終生長量的最大影響因素。0.4%的甘油濃度對比0.1%的甘油濃度，對數(shù)生長期有明顯提升，最終得到的生物量也是低濃度甘油的4倍以上。
下圖是通過培養(yǎng)過程的搖瓶補液，CGQ進(jìn)行的實時生物量監(jiān)測。
 

      在大腸桿菌培養(yǎng)中，通過LIS搖瓶補液系統(tǒng)，在搖瓶培養(yǎng)過程中進(jìn)行在線補入緩沖液，緩沖液對pH值進(jìn)行了調(diào)節(jié)。在使用LB培養(yǎng)基培養(yǎng)大腸桿菌的過程中，對生物量的限制的最大因素不是培養(yǎng)基組分，而是pH值，持續(xù)的進(jìn)行pH調(diào)節(jié)，可以有效的增加生物量，提高培養(yǎng)基的利用率。

更多的CGQ生物量監(jiān)測應(yīng)用，請參考如下文獻(xiàn)：

[1]Tripp et 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)-phenylacetylcarbinol productionprocess via reduction of by-product formation (Biochemical EngineeringJournal).

[3]Gottardi et al. (2017):De novo biosynthesis of trans -cinnamicacidderivatives in Saccharomycescerevisiae (AppliedMicrobiology and Biotechnology).

[4]Bracharz et al. (2017):The effects of TORC signal interference on lipogenesis in theoleaginous yeast Trichosporonoleaginosus (BMCBiotechnology). 

[5]Bruder et al. (2016):Parallelised onlinebiomass monitoring in shake flasks enables efficient strain and carbon sourcedependent growth characterisation of Saccharomycescerevisia (MicrobialCell Factories).