条件优化

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).

光学活性（手性）物质是分子内具有不对称碳、呈镜像对称而无法完全重合的化合物。以往利用色谱法分离手性化合物以HPLC为主，但近年来，使用超临界流体色谱法（Supercritical FluidChromatography：SFC）进行分析的方法日益增加。通过SFC法对手性化合物进行分析时，主要使用低极性、低粘度、高扩散的超临界二氧化碳作为流动相，向其添加极性有机溶剂（改性剂）来控制溶解性和极性。HPLC分析中，正相条件实现手性化合物的常规分离和高速分析，还能够减少有机溶剂的使用量，因而分析成本和环境负荷低。 但是，使用SFC法分析手性化合物时，需要探索各种柱和改性剂，因此需要花费大量人力和时间。本文中的岛津Nexera UC手性筛选系统能够最多切换12个色谱柱和4种改性剂及各种溶液混合比例，自动探索多种分离条件，从而大幅度提高了分析效率。 亮相BCEIA2015的岛津Nexera UC 了解详情，敬请点击《使用Nexera UC手性筛选系统自动优化手性化合物的分离条件》 关于岛津 岛津企业管理（中国）有限公司是（株）岛津制作所于1999年100%出资，在中国设立的现地法人公司，在中国全境拥有13个分公司，事业规模不断扩大。其下设有北京、上海、广州、沈阳、成都分析中心，并拥有覆盖全国30个省的销售代理商网络以及60多个技术服务站，已构筑起为广大用户提供良好服务的完整体系。本公司以“为了人类和地球的健康”为经营理念，始终致力于为用户提供更加先进的产品和更加满意的服务，为中国社会的进步贡献力量。 更多信息请关注岛津公司网站www.shimadzu.com.cn/an/ 。 岛津官方微博地址http://weibo.com/chinashimadzu。岛津微信平台

本期为您推荐广西大学刘小玲教授研究团队发表在《食品工业科技》上的一篇文章：高产抗菌脂肽 Fengycin 芽孢杆菌的诱变育种和发酵条件优化。该研究以枯草芽孢杆菌 YA-215 为出发菌，通过复合诱变（紫外诱变、ARTP-LiCl 诱变）育种来获取高产 Fengycin 突变体，并优化发酵工艺，突变株暹罗芽孢杆菌 UA-397 的 Fengycin 产量为 517.09 mg/L[1]。文章摘要内容如下： Fengycin 是一种由芽孢杆菌产生的环状脂肽分子，同时具有亲水性和亲脂性，这也导致其具有出色的生物表面活性剂活性和多种生物活性，亦具有抗菌范围广、安全降解性高和溶血性低等特点，在食品、医药和生物防治等方面拥有广阔的应用前景。Fengycin 的低产量和昂贵的生产成本，是其进一步商业化和产业化的瓶颈。紫外诱变、常压室温等离子体（ARTP）诱变、化学诱变是用于提高微生物脂肽类次级代谢产物产量简单且经济有效的方法。 为了提高 Fengycin 产量，以枯草芽孢杆菌 YA-215 为出发菌，通过复合诱变（紫外诱变、ARTP-LiCl 诱变）育种来获取高产 Fengycin 突变体。通过单因素实验和响应面试验等确定最佳发酵工艺优化。结果表明：复合诱变选育获得一株高产 Fengycin 突变株 UA397，全基因组测序结合 16 S 进化样本分析显示为暹罗芽孢杆菌。其最佳发酵工艺条件为：蔗糖25 g/L、蛋白胨 30 g/L、发酵温度 37.7 ℃、发酵时间 37.8 h、接种量 5.01%。在此发酵条件下，暹罗芽孢杆菌 UA-397 的 Fengycin 产量为 517.09 mg/L，是野生型在未进行发酵条件优化时 Fengycin 产量 113.02 mg/L 的 4.575 倍。研究结果为抗菌脂肽 Fengycin 应用于食品、医药和生物防治等领域奠定了产量基础。文章精彩内容如下：[1]陈尚里,于福田,沈圆圆等.高产抗菌脂肽Fengycin芽孢杆菌的诱变育种和发酵条件优化[J/OL].食品工业科技:1-16[2023-06-21].