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,对目的产物的高效产出,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最终生长量的最大影响因素。0.4%的甘油浓度对比0.1%的甘油浓度,对数生长期有明显提升,最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,对生物量的限制的最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]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).
上一篇推文,我们介绍了WIGGENS的CGQ生物量在线监测系统监测微生物或细胞的生长阶段,本期我们介绍生物量监测对微生物(细胞)效能评价/菌种筛选的应用。 首先我们来看一篇使用CGQ系统监测生物量的已发表文献。 Bruder et al. (2016):Parallelised onlinebiomass monitoring in shake flasks enables efficient strain and carbon sourcedependent growth characterisation of Saccharomycescerevisia (MicrobialCell Factories). Bruder对酿酒酵母的高效菌株(CEN.PK2-1C)和碳源依赖性生长特性监测。 上图中生物量曲线(OD值)是CGQ系统实时在线测量。葡萄糖浓度和酒精浓度用在线生化分析仪进行实时在线监测的数据。 从上图的数据曲线中我们可以清晰的看出生物生长量与培养基中葡萄糖浓度和酒精产量三者的关联性。发酵过程希望使用的菌种是能够更高效率的将糖类等底物转化为酒精。底物与产物的效能比是对酿酒酵母菌株效能的最直接评价。 CGQ和生化分析仪的在线监测联合使用,可以对菌种的综合效能进行直观评价。 对微生物或细胞的突变体研究,是寻找高效菌种的一种有效手段。突变体与野生型的对比研究,用于对突变体进行效能评估。 上图是德国最格赖夫斯瓦尔德大学(成立于1456年),使用CGQ系统对Staphylococcus aureus(金黄葡萄球菌)野生型和突变体生物量分析。 作为菌种筛选的有力工具,CGQ系统可以对同一培养条件下,或不同培养条件下的生物量进行实时监控,根据生物量的监测数据对菌种筛选提供数据支持。 CGQ与生化分析仪同时使用,可以对多参数相关性进行综合评估,有效的拓展了应用范围,可以通过多参数变化,对微生物效能进行综合评价。更多的CGQ生物量监测应用,请参考如下文献:[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-cinnamic acidderivatives 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).