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进口恒温摇床/微生物细胞摇床的温度和振幅对菌类发酵的影响

来源:上海沉汇仪器有限公司作者:沉汇网址:http://www.chen-hui.com浏览数:152 

常见的微生物发酵有过程可以分为6步:菌种以及确定的种子培养基和发酵培养基的组成;培养基、发酵罐和辅助设备的火菌;大规模的有活性、纯种的种子培养物的生产;发酵罐中微生物最优的生长条件下产物的大规模生产;产物的提取、纯化;发酵废液的处理。

繁荣.jpg

可以看出发酵过程需要实现微生物的大规模生产,从而使得基因工程和细胞工程等生物工程能实现产业化。而微生物不像化学等无机物是需要一定的生存条件的,而实现细菌,真菌等微生物的产量最大化,就需要为它们提供最佳的生存环境。

一般来说影响菌类的产量的条件有:碳源、pH和培养时间、发酵温度,摇床转速振幅等。其中碳源PH值等因素靠培养基来决定,发酵温度和摇床转速振幅就需要恒温摇床(细胞恒温摇床)来实现了

进口恒温摇床温度对发酵的影响是多方面的:

1、温度对发酵产生的孢数和活菌数有十分显著的影响。微生物一般的最佳存活温度在20到35摄氏度,过高过低的温度都会导致菌类失活,甚至死亡。从酶反应动力学来看,温度升高,反应速度加大,生长代谢加快,产物生成提前。但是,温度愈高酶失活愈快,菌体易于衰老,影响产物的生成。

毒力菌株最佳发酵时间的优化实验,发酵结束后,测定当发酵温度为30时,菌液中活芽孢数己经达到9.05X108CFU/mL;而发酵温度为25℃和35℃的菌液中活芽孢数仅为3.32X108CFU/ mL和 6 . 3 1 Xl07CFU/ mL;测定当发酵温度为30 ℃时,菌液中活菌数已经达到3.01X109CFU/mL,而发酵温度为25℃和35℃的菌液中活菌数仅为2.24X109CFU/mL和3.22X108 CFU/mL。所以,可以得出如下结论:发酵温度低会导致细胞酶活力降低,从而导致菌体和芽孢生长速度降低;温度过高同样会影响菌株的正常生长,同时晶体蛋白的生长也受到抑制;发酵温度适宜菌株才会最大限度上的利用培养基中的营养物质。

2、同一菌类生长和积累代谢产物所需的最佳温度也不同。比如,适合青霉素产生菌生长的温度为30℃,而产生青霉素的最适温度为25℃。黑曲霉生长温度为37℃,产生糖化酶和柠檬酸时都在32~34℃。这就需要根据生产所需产物的不同来调节温度,以及在生产的不同阶段设定不同的温度。

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3、温度还能影响酶系组成及酶的特性。例如55℃培养所产生的酶在90℃保持60min,其剩余活性为88%~99%;在35℃培养所产生的酶,经相同条件处理,剩余活性仅有6%-10%。

4、不同的温度对菌类产生的代谢产物也有不同的影响。如利用金霉素链霉菌NRRLB-1287进行四环素发酵,当发酵温度设置在30℃以下,会导致金霉素合成增多。当我们提高发酵温度时,则有利于四环素的合成。在35℃时,金霉素链霉菌只产出四环素,几乎停止合成金霉素。

5、温度还会影响发酵液的物理性质,如发酵液的黏度、基质和氧在发酵液中的溶解度和传递速率、某些基质的分解和吸收速率等。发酵温度通过对上述条件的影响,最终影响发酵的动力学特性和产物的生物合成。

因此,在发酵过程中需要维持适当的温度,才能使菌体生长和代谢产物的合成顺利进行。在选择细胞摇床时,对温度的精确控制就成为选择的重要参数之一。

沉汇仪器的恒温摇床温度范围有两个系列:

室温+10℃~80℃ (适用ISS-7100 / 7200)

室温-20℃(最低4℃)~80℃ (适用ISS-7100R / 7200R)温度波动可以控制在0.1℃。

摇床内高速旋转风机确保腔体内温度足够均匀,并且在开门后能够迅速恢复温度。同时3个独立的温度监控功能:温度偏差警报 (高温/低温) ;电子数显温度保护 (高温/低温);机械过温保护 (高温)能最大程度保持摇床内样品温度的稳定性和准确性。

进口恒温摇床振幅转速对发酵的影响

1、摇床的振幅和转速都会影响培养基中的氧气传递效率OTR。氧气传递效率是指氧气从大气中传入到液体中的效率。 OTR数值越高,氧传递效率越高。 混合效果越好,氧传递速率(OTR)就越好。当然很多科研人员也会用溶氧量这个数据来解释。一般来说,振幅大,转速快,OTR和溶氧效率都会高。转速振幅的高低对于耗氧量大的菌,受溶氧影响大的菌株影响十分明显。像做柠檬酸发酵等需氧量大时实验,转速过低会导致活菌数目大大减少的。

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还是在《毒力菌株最佳发酵时间的优化实验对恒温摇床转速设置4个梯度来研宄对菌株B.HLJ-37的影响,分别在转速为0、100、200、250r/min时,进行单因素对发酵的影响试验。

试验结果显示:细胞摇床转速对发酵产生的活芽孢数以及活菌数也有着十分显著的影响。发酵结束后,测定细胞摇床转速为200r/min时,菌液中活芽孢数已经达到9.;05X108CFU/mL,而细胞摇床转速为0、100、250r/min的菌液中活芽孢数仅为9.31X107、3.37X108、6.32Xl08CTU/mL。测定细胞摇床转速为200r/min时,菌液中活菌数已经达到3.01X109CFU/mL,而摇床转速为0、100、250r/min的菌液中活菌数仅为1.63X108、2.33X109、2.17X109CFU/mL。所以,可以得出摇床转影响菌体生长、导致芽孢数和晶体蛋白产量下降,致使菌株毒力降低。

2、如果在转速很低(比如100rpm)的细胞培养中,振幅的不同对氧传递几乎没有明显影响。但是转速过高又会导致剪切力过大,一些对剪切力敏感的菌类,可能会因高转速而死亡。

所以一些科研人员在做实验室,需要大振幅的摇床来增加溶氧量,但是一般常见的摇床的转速都早150到200rpm之间,300转的摇床可遇而不可求,非常的难找。幸运的是沉汇的恒温摇床系列一般都能达到300rpmISS-7100系列的恒温摇床最高温度甚至达到400rpm

比如沉汇的恒温摇床ISS系列转速如下:

- ISS-7100(R)转速:30~400rpm (堆叠时30~250rpm),ISS-7100(R)振动幅度25.4mm

- ISS-7200(R)转速:30~300rpm (堆叠时30~200rpm), ISS-7200(R)振动幅度50.8mm

而且摇床系统还有温度和转速偏差警报,如果温度和转速不准实验人员可以第一时间发现,减少损失。

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