Шейкер с постоянной температурой — это устройство, используемое для суспендирования и культивирования бактерий или клеток. Как правило, бактериальные шейкеры имеют как функцию перемешивания, так и функцию контроля температуры, в то время как клеточные шейкеры также включают контроль влажности и концентрации CO2. Для повышения эффективности культивирования в шейкерах с постоянной температурой в данной статье рассматривается влияние контроля температуры на культивирование.
I. Основные факторы, влияющие на микробное культивирование
1. Влияние температуры на ферментацию: Контроль температуры в шейкере с постоянной температурой имеет решающее значение для процесса ферментации. Оптимальная температура для выживания микроорганизмов обычно составляет от 20 до 35 °C. Слишком высокие или слишком низкие температуры могут привести к инактивации микроорганизмов или даже к их гибели. Повышение температуры может ускорить ферментативные реакции и способствовать росту и метаболизму, но чрезмерно высокие температуры могут привести к инактивации ферментов, влияя на образование продукта. Поэтому для обеспечения бесперебойного протекания процесса ферментации необходимо устанавливать разные оптимальные температуры в зависимости от требуемых продуктов. Температура также влияет на физические свойства ферментационной среды, такие как вязкость, растворимость и скорость переноса субстрата и кислорода в ферментационной среде и т. д. Эти факторы в конечном итоге влияют на кинетические характеристики ферментации и биосинтез продуктов.
2. Влияние температуры на состав и характеристики ферментов: Изменения температуры влияют на активность ферментов. Например, ферменты, культивируемые при 55℃, сохраняют 88–99% своей активности после выдержки при 90℃ в течение 60 минут, в то время как ферменты, культивируемые при 35℃, сохраняют лишь 6–10% своей активности после обработки в тех же условиях, что указывает на значительное влияние температуры на стабильность и активность ферментов.
3. Влияние температуры на микробные метаболиты: Различные температурные условия приводят к образованию различных метаболических продуктов микроорганизмами. Например, при ферментации хлортетрациклина Streptomyces при температуре ниже 30℃ синтез хлортетрациклина увеличивается; в то время как повышение температуры ферментации способствует синтезу тетрациклина, но при 35℃ синтез хлортетрациклина практически прекращается, что указывает на прямое влияние температуры на тип и количество метаболических продуктов.
II. Основные преимущества для культивирования клеток
1. Постоянная температура способствует росту и метаболизму клеток: Термостатические шейкеры поддерживают постоянную температуру, необходимую для культивирования клеток, обеспечивая нормальный рост и метаболизм клеток. Эта постоянная температура создает стабильную основу для роста и пролиферации клеток. Повышение температуры даже на 1°C выше физиологической может негативно повлиять на рост клеток.
2. Подходящая температура способствует увеличению подачи кислорода и перемешиванию культуры: Функция встряхивания термостатического шейкера способствует росту клеток и однородности культуры за счет увеличения подачи кислорода и перемешивания культуры. Это перемешивание помогает равномерно распределять питательные вещества, тем самым улучшая рост клеток.
3. Имитирует условия in vivo: Термостатические шейкеры могут имитировать температуру, влажность и газовую среду организма, обеспечивая подходящие условия для культивирования и изучения клеток. Регулируя температуру, скорость и амплитуду встряхивания термостатического шейкера, исследователи могут имитировать условия различных физиологических состояний для изучения роста, дифференцировки и функций клеток. В целом, контроль температуры с помощью шейкера с постоянной температурой оказывает многогранное воздействие на культивирование клеток. Это не только способствует росту и метаболизму клеток, но и влияет на свойства ферментов и образование метаболитов, обеспечивая эффективную и стабильную экспериментальную среду для культивирования клеток и исследований в области клеточной биологии.