荧光法残氧仪SFR超高产®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，如果稍微半透明的聚丙烯摇瓶可用于光学测量，特别是使用SFR变量进行光学生物量监测。作为一个突出的例子，我们使用汤姆森的超产量®烧瓶进行谷氨酸梭菌培养，同时监测2，我们的，pH和生物质在线。

超产量®烧瓶具有特殊的 6 挡板设计，有望实现更高的曝气率。这使得这些一次性摇瓶对大肠杆菌和其他微生物培养物感兴趣。与PreSens传感器烧瓶SFS（康宁）相比，超产量®烧瓶仅略微半透明。在这里，我们使用带有SFR可变传感器模块的2.5 L超产量®烧瓶，用于整个谷氨酸梭菌批量培养的在线测量。我们在烧瓶底部集成了氧气和pH传感器，由SFR变量读取。然后，PreSens Flask Studio软件根据氧气测量值自动计算OUR。因此，kL确定了超产量®烧瓶的a，这表明它与PreSens传感器烧瓶SFS的范围相似。对生物质进行光学监测 – 光通过烧瓶底部照射，被培养液中的细胞散射，然后用SFR变量检测背散射光。

材料与方法

谷氨酸梭菌在复合培养基中生长在2.5 L超产量®烧瓶中，在20°C和30rpm（振荡直径300mm）下填充体积为25%。用合适的康宁盖封闭烧瓶。将一个氧气和一个pH传感器点（SP-PSt3，SP-HP5）集成在烧瓶底部，并在振荡培养箱内使用SFR变量在25小时内监测氧气，OUR，pH和生物量（见图1）。离线外吸样品600测量是在相同条件下生长的平行栽培。

图 1：2.5 L 超产量®培养瓶（美国汤姆森），带有康宁摇瓶盖，并在摇动培养箱内的 SFR 变体上集成了 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，氧气消耗量增加。在接下来的10小时内，DO和OUR图显示了几个峰值，这些峰值表明由于在复杂培养基中消耗不同的碳源（例如葡萄糖，乙酸盐）而导致的几次代谢变化。在高代谢活性期间，pH值下降0.24，而培养物继续呈酸性，此时代谢产物开始在培养液中积聚。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会导致培养基的强碱化，这可以通过HP5传感器点很好的解决。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小时开始的指数增长，与摄氧率的升高相对应。9小时后，指数增长停止，生物量最小减少，直到种植终止。氧气消耗也持续了5个小时，表明在死亡阶段开始之前，会发生进一步的代谢活动，可能代谢一些细胞。离线OD600数据与在线生物量数据吻合良好。在线和离线测量数据之间的轻微偏差可能源于离线数据是从平行栽培中获取的。在所选条件下，氧气永远不会受到限制，溶解氧水平不会低于40%。SFR变量数据表明，尽管仍有一些代谢活动，但10小时后不再生长，然后可以终止培养。

图2：在2.5 L超产量®烧瓶中的复合培养基中培养的谷氨酸梭菌;使用SFR变量在线监测生物量（绿线），DO（蓝线）和pH（红线），使用PreSens Flask Studio软件根据在线氧气读数计算OUR（浅蓝线）。在线生物质信号中的噪声也用中位数30（黑线）平滑。离线测量的平行栽培OD 600值（橙色点）与在线测量的生物量数据一致。

结论

我们的测试表明，SFR变量可以在半透明的聚丙烯摇瓶中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光斑的超高产量®烧瓶中详细跟踪生物质发育和代谢活动。与SFR变量同时收集的几个参数的在线数据被证明可以对代谢过程提供有价值的见解，并通过从DO和pH数据中间接挖掘信息来精确估计生长阶段和养分可用性。