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益生菌是活細菌，對人體具有促進健康和發(fā)揮生物功能的作用。它們通常用于增加腸道所需微生物的數(shù)量，譬如在抗生素治療后促進腸道菌群再生。這就是益生菌或益生菌營養(yǎng)補充劑市場大幅度增長的原因之一1。人體腸道菌群及其健康促進作用的研究對營養(yǎng)產(chǎn)業(yè)尤為重要。因此，完全有必要對厭氧或微量需氧培養(yǎng)技術進行科學研究，比如在類似這些微生物的生長條件下培養(yǎng)益生菌。

雙歧桿菌

益生菌包括一系列厭氧菌，如乳酸菌或雙歧桿菌。在各種益生菌中，雙歧桿菌是應用和研究最廣泛的益生菌菌種之一。由于它們無法在有氧培養(yǎng)條件下進行氧呼吸和生長，因此被歸類為嚴格厭氧菌²。雙歧桿菌是人體腸道優(yōu)勢微生物群的主要成員³。它們通過釋放乳酸和乙酸，在pH控制方面起著重要的作用，這一點限制了許多潛在致病菌的生長⁴。母乳喂養(yǎng)的嬰兒腸道內(nèi)雙歧桿菌為優(yōu)勢菌種，占腸道微生物的80%以上^1,5。

BioLector XT 新一代高通量微型生物反應器是一款用于微生物培養(yǎng)高通量篩選的臺式設備，可進行好氧、微氧和嚴格厭氧培養(yǎng)。在培養(yǎng)的過程中可進行補料和pH控制，還可在線監(jiān)測常見的培養(yǎng)參數(shù)，如生物量、pH值、溶氧（DO）和各種熒光分子或蛋白質的熒光強度。為了實現(xiàn)高通量，BioLector XT在SBS/SLAS標準化微孔板（每板48個孔）上進行培養(yǎng)，這樣即可在一臺 BioLector XT 微型生物反應器中同時處理多達48個樣品。下面案例，我們使用BioLectorXT對益生菌兩岐雙岐桿菌進行厭氧分批培養(yǎng)和補料分批培養(yǎng)，展示其操作的簡單易用性和可行性。

1應用案例

菌種：兩岐雙岐桿菌

實驗方案：pH調(diào)控下的分批發(fā)酵 & 補料分批發(fā)酵（氣體出口外接第三方O2傳感器）

實驗條件：溫度37 °C, 振搖速度600 rpm, N2 30 mL/min，圓孔板

兩歧雙歧桿菌補料分批培養(yǎng)條件

2實驗結果

?  補料分批培養(yǎng)指數(shù)生長期比分批培養(yǎng)長，生物量達到227.3 a.u. 分批培養(yǎng)為147.57 a.u.

?  兩岐雙岐桿菌生長過程分泌乳酸，為保持pH6，補料分批培養(yǎng)添加193.56 μL 3 M NaOH，分批發(fā)酵添加約50 μL

?  按30mL/min 流量連續(xù)充入N2，DO穩(wěn)步下降至0%。16以及23 h，外置氧氣傳感器顯示氧濃度為 0.029%

3結論

本實驗證實了使用 BioLector 進行高通量厭氧發(fā)酵的實用性。這項新技術可以取代攪拌罐生物反應器和搖瓶中的大量實驗，從而顯著降低厭氧微生物發(fā)酵研究的復雜性和工作量。除了能夠以高通量方式研究大量克隆或培養(yǎng)基外，該系統(tǒng)還通過非侵入性在線測量同時提供有關生物量生長和pH值的詳細過程數(shù)據(jù)，也可以進行pH控制和補料，這些能力的結合在傳統(tǒng)的生物反應器中并不常見。

參考文獻：

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2. Shimamura S, Abe F, Ishibashi N, Miyakawa H, Yaeshima T, Araya T, Tomita M. Relationship between oxygen sensitivity and oxygenmetabolism of Bifidobacterium Species, Journal of Dairy Science, 1992, 75(12): 3296-3306. 

3. Sakurai T, Yamada A, Hashikura N, Odamaki T, Xiao JZ. Degradation of food-derived opioid peptides by bifidobacteria. Benef Microbes.2018; 9(4):675-682. 

4. Hidaka H, Eida T, Takizawa T, Tokunaga T, Tashiro Y, E_ects of Fructooligosaccharides on intestinal flora and human health. BifidobacteriaMicroflora. 1986, 5(1), 37-50. 

5. Kato K, Odamaki T, Mitsuyama E, Sugahara H, Xiao JZ, Osawa R. Age-related changes in the composition of gut Bifidobacterium species.Curr Microbiol. 2017;74(8):987-995. 

6. Hill D, Sugrue I, Tobin C, Hill C, Stanton C and Ross RP (2018) The Lactobacillus casei group: History and health related applications. Front.Microbiol. 9:2107.