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BODS助力嗜硫原始红藻的高密度发酵

来源:   作者: 发布日期:2024-08-02 访问量:947
背景介绍

       嗜硫原始红藻 (Galdieria sulphuraria) 作为一种极端环境来源的单细胞微藻(图1),具有极度耐酸、耐高温、耐高氨氮、耐高盐和耐重金属离子等突出生理特性,还可合成高价值的耐热型藻胆蛋白。藻胆蛋白是一种由藻胆素色基和脱辅基蛋白通过共价键连接而成的天然色素-蛋白质复合体,因其具有天然色素属性,且无毒、不致癌、稳定性较强,可用作食品、软饮料、化妆品的天然着色剂。此外,藻胆蛋白具有荧光量子产率高、斯托克斯位移大、不易淬灭等特性,是一种理想的荧光标记物,被广泛应用在生物医学研究、肿瘤诊断和光治疗示踪等领域。除此之外,藻胆蛋白还具有抗氧化、抗炎、抗癌、神经保护、肝保护等多种生理活性。

图1 嗜硫原始红藻


目前有研究在封闭式生物反应器中进行嗜硫原始红藻的高密度培养。兼养条件下(光发酵)嗜硫原始红藻可利用葡萄糖、甘油等有机碳源快速生长,因此底物的供应十分重要。目前多数实验通常采用人工检测、校正、恒速流加进行糖浓度控制,然而由于发酵过程的高度复杂性和高时效性,糖浓度往往难以及时、精确调控,甚至出现碳源耗尽、藻类生长受限等情况。除此之外,微藻生长周期相对较长,需要研究者耗费大量的精力去关注其生长状况及底物消耗情况。
本案例采用赛多利斯(7 L)生物反应器进行嗜硫原始红藻培养,培养过程中与天木生物自主开发的生物培养过程在线检测仪(BODS)联用,对生物反应器进行全自动在线取样、处理、检测和留样,并通过反馈控制补料泵及时调节,实现底物的精确流加,为嗜硫原始红藻的高密度培养提供强有力的支持。


图2 天木生物生物培养过程在线检测仪(BODS)


实验过程

实验菌株:嗜硫原始红藻
实验设备:赛多利斯(7 L)生物反应器;天木生物生物培养过程在线检测仪(BODS)

工艺参数条件:见表1

实验结果


      本次实验培养周期为9 d,BODS智能补料策略在无操作人员的情况下,可自动展示发酵过程中OD值和葡萄糖含量,及时反馈细胞生长和底物消耗情况,根据设置值实时调整补料速度,从第4天起使葡萄糖浓度稳定维持在5 ± 0.8 g/L,结果如图3所示,培养到第8 d得到了最优的结果,其中OD680值为85.27,细胞干重为65.67 g/L。本次实验比同期摇瓶(残糖耗尽时补糖至5 g/L)的实验产量OD680值提高了136%(摇瓶OD680值36.13),细胞干重提高了2.3倍(摇瓶细胞干重为20 g/L)。


结论



采用天木生物自主开发的生物培养过程在线检测仪(BODS),可以通过自动取样、留样及智能补料策略,实现嗜硫原始红藻的高密度培养。实验过程中仪器可自动展示发酵过程中OD值和葡萄糖含量,及时反馈细胞生长和底物消耗情况,并进行自动反馈补料,精确控制培养液中葡萄糖含量,为该藻高密度培养提供了有力支撑。整个生物培养过程中 “无人值守”,大幅降低实验人员工作量,提高工作效率。


产品详情

生物培养过程在线检测仪BODS


背景介绍

       嗜硫原始红藻 (Galdieria sulphuraria) 作为一种极端环境来源的单细胞微藻(图1),具有极度耐酸、耐高温、耐高氨氮、耐高盐和耐重金属离子等突出生理特性,还可合成高价值的耐热型藻胆蛋白。藻胆蛋白是一种由藻胆素色基和脱辅基蛋白通过共价键连接而成的天然色素-蛋白质复合体,因其具有天然色素属性,且无毒、不致癌、稳定性较强,可用作食品、软饮料、化妆品的天然着色剂。此外,藻胆蛋白具有荧光量子产率高、斯托克斯位移大、不易淬灭等特性,是一种理想的荧光标记物,被广泛应用在生物医学研究、肿瘤诊断和光治疗示踪等领域。除此之外,藻胆蛋白还具有抗氧化、抗炎、抗癌、神经保护、肝保护等多种生理活性。

图1 嗜硫原始红藻


目前有研究在封闭式生物反应器中进行嗜硫原始红藻的高密度培养。兼养条件下(光发酵)嗜硫原始红藻可利用葡萄糖、甘油等有机碳源快速生长,因此底物的供应十分重要。目前多数实验通常采用人工检测、校正、恒速流加进行糖浓度控制,然而由于发酵过程的高度复杂性和高时效性,糖浓度往往难以及时、精确调控,甚至出现碳源耗尽、藻类生长受限等情况。除此之外,微藻生长周期相对较长,需要研究者耗费大量的精力去关注其生长状况及底物消耗情况。
本案例采用赛多利斯(7 L)生物反应器进行嗜硫原始红藻培养,培养过程中与天木生物自主开发的生物培养过程在线检测仪(BODS)联用,对生物反应器进行全自动在线取样、处理、检测和留样,并通过反馈控制补料泵及时调节,实现底物的精确流加,为嗜硫原始红藻的高密度培养提供强有力的支持。


图2 天木生物生物培养过程在线检测仪(BODS)


实验过程

实验菌株:嗜硫原始红藻
实验设备:赛多利斯(7 L)生物反应器;天木生物生物培养过程在线检测仪(BODS)

工艺参数条件:见表1

实验结果


      本次实验培养周期为9 d,BODS智能补料策略在无操作人员的情况下,可自动展示发酵过程中OD值和葡萄糖含量,及时反馈细胞生长和底物消耗情况,根据设置值实时调整补料速度,从第4天起使葡萄糖浓度稳定维持在5 ± 0.8 g/L,结果如图3所示,培养到第8 d得到了最优的结果,其中OD680值为85.27,细胞干重为65.67 g/L。本次实验比同期摇瓶(残糖耗尽时补糖至5 g/L)的实验产量OD680值提高了136%(摇瓶OD680值36.13),细胞干重提高了2.3倍(摇瓶细胞干重为20 g/L)。


结论



采用天木生物自主开发的生物培养过程在线检测仪(BODS),可以通过自动取样、留样及智能补料策略,实现嗜硫原始红藻的高密度培养。实验过程中仪器可自动展示发酵过程中OD值和葡萄糖含量,及时反馈细胞生长和底物消耗情况,并进行自动反馈补料,精确控制培养液中葡萄糖含量,为该藻高密度培养提供了有力支撑。整个生物培养过程中 “无人值守”,大幅降低实验人员工作量,提高工作效率。


产品详情

生物培养过程在线检测仪BODS


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