显示了监测微生物生长的电化学技术

萨凡纳河国家实验室与克莱姆森大学，南卡罗来纳大学和萨凡纳河咨询有限责任公司合作，展示了使用电化学技术监测生物技术行业中微生物的生长状况和能量水平。正如最近发表的应用微生物学和生物技术快报文章所述，这些技术实时监测微生物，与传统的取样和分析相比，提高了结果的成本效益。

微生物用于许多工业应用，包括燃料，化学品，药物和食品(例如乙醇，乙酸盐，可生物降解塑料，青霉素和酸奶)的生产。与所有生物一样，微生物利用食物来源(如糖，蛋白质和脂类)来获取生长所需的有机碳以及食物来源分解过程中释放的电子能量。微生物培养物的活力下降可能是由于食物来源减少，生长抑制剂的存在或其他培养物的污染造成的。为避免进一步下降，需要及时解决任何此类问题。

为了确保微生物的最佳性能，必须监测它们的细胞数量和/或化学副产物。常规方法是从微生物培养物中取周期性样品以分析细胞的生长状态。实际取样和分析耗时，劳动密集且成本高，这可能使问题在检测到之前持续数小时。萨凡纳河国家实验室领导的研究团队已经展示了一种多方位，自动化的方法来监测微生物的能量水平。

当细胞能量水平降低时，该技术的一部分提供警报。当电极处于特定的还原电位时，培养物中的微生物可以以来自与培养物相邻的电极的电子形式将能量吸引到它们的细胞中。与电极接触的小部分培养物用作次优条件的早期预警系统。从电极进入微生物的能量在计算机屏幕上显示为电流的增加。因为这种电化学活性可以在发生时进行监测，所以该技术可用于维持最佳微生物行为的正确条件。

该技术的另一部分使用电化学阻抗来监测整个生长周期中的培养物。以这种方式，微生物培养物可以用等效电路来定义。然后可以使用等效电路来拟合阻抗数据并提供关于与培养物的生理状态相关的培养物的有价值信息。这种方法为降低分析成本和自动化生物过程提供了巨大的潜力。

该研究得到了美国能源部能源效率和可再生能源办公室Bioenergy Technologies Office的支持。该论文的作者是：Ariane L. Martin，Pongsarun Satjaritanun，Sirivatch Shimpalee，Blake A. Devivo，John Weidner，Scott Greenway，J。Michael Henson和Charles E. Turick。

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