天木生物发酵工艺优化平台助力大肠杆菌－酿酒酵母共培养体系实现从头合成色醇
引言
近日，一项由江南大学白仲虎教授团队发表于国际权威期刊《Bioresource Technology》（IF=9.0）的研究成果，成功构建了大肠杆菌-酿酒酵母模块化共培养体系，实现了色醇从葡萄糖的高效从头合成。该研究在5 L生物反应器中80小时产率达2.14 g/L，为可再生碳源最高报道滴度。研究中全程采用了天木生物的生物培养过程在线检测仪BODS与多参数样品生化分析仪MBP，实现了发酵过程的精准在线监测与智能补料控制，为共培养体系的代谢耦合与工艺优化提供了关键数据支撑。
一、研究背景：共培养体系的挑战与机遇
色醇是一种高价值的芳香醇，在医药、香料等领域具有广泛应用前景。传统单菌种发酵面临代谢路径复杂、前体供应不足等瓶颈。本研究创新性地采用“分工协作”的共培养策略：上游大肠杆菌模块专注于L-色氨酸的高效合成，下游酿酒酵母模块则通过Ehrlich途径将其转化为IET。然而，共培养体系涉及两种微生物的生长动力学差异及代谢通量平衡，对发酵过程的实时监测与精准控制提出了极高要求。如何精准调控底物浓度、实时监测代谢物变化，成为突破产量瓶颈的关键。
图1. 强化Ehrlich途径的酿酒酵母菌株构建与表征
二、天木生物发酵工艺优化平台的核心支撑作用
在此项研究中，天木生物的发酵工艺优化平台一系列装备发挥了重要作用，解决了共培养发酵过程中的两大核心痛点：底物浓度的精准控制与代谢产物的快速检测。
BODS生物培养过程在线检测仪：实现葡萄糖浓度的智能精准控制
在5 L补料分批发酵过程中，研究团队利用天木生物BODS实现了全自动在线取样、样品处理与检测。BODS系统根据预设的目标葡萄糖浓度、实时分析结果及周期性消耗速率，智能预测并计算下一周期的补料量。
研究结果显示，得益于BODS实施的自动葡萄糖控制策略，发酵液中的葡萄糖浓度在12小时后即被消耗至2 g/L，并在此后始终维持在约2 g/L的低水平。这一精准控制有效避免了高浓度底物对细胞的抑制，确保了共培养体系中大肠杆菌与酿酒酵母的协同生长与代谢。
图2. 5L生物反应器中的优化与发酵过程
2. MBP生化分析仪：快速监测关键代谢物
发酵过程中，葡萄糖、甘油和乙醇的浓度变化是评估体系状态的重要指标。研究团队采用天木生物MBP多参数样品生化分析仪，基于酶膜生物传感器原理，快速、准确地测定这些关键代谢物的浓度。这为研究团队解析共培养体系中的代谢流分布（如乙醇的积累趋势、葡萄糖的消耗速率等）提供了可靠的数据基础，助力工艺优化决策。
3. 天木生物5 L生物反应器：提供稳定的发酵环境
整个共培养发酵过程在天木生物5 L生物反应器中进行。该反应器精准控制了温度、pH、溶解氧（DO）等关键参数，并通过自动调节搅拌转速（300-800 rpm）维持DO在30%，为大肠杆菌与酿酒酵母的阶段性优势生长创造了理想条件。
三、研究成果与意义
图3. 共培养系统的建立与表征
天木生物发酵工艺优化平台，在此过程中扮演了“智能过程管家”的角色。其自动化、高通量、实时在线的监测能力，帮助研究者精准捕捉共培养体系的动态变化，突破了传统离线取样检测滞后、数据点稀疏的局限，为工艺放大与优化提供了确定性保障。
总结
本研究不仅为芳香醇的可持续生物合成提供了高效新路径，也生动展示了天木生物过程自动化与在线检测设备在先进生物制造研究中的核心价值。从实验室探索到产业化放大，精准的过程数据是成功的关键。天木生物致力于为生命科学研究与生物产业提供更智能、更自动化的仪器装备，助力科研创新与产业升级。
天木生物发酵工艺优化平台助力大肠杆菌－酿酒酵母共培养体系实现从头合成色醇
引言
近日，一项由江南大学白仲虎教授团队发表于国际权威期刊《Bioresource Technology》（IF=9.0）的研究成果，成功构建了大肠杆菌-酿酒酵母模块化共培养体系，实现了色醇从葡萄糖的高效从头合成。该研究在5 L生物反应器中80小时产率达2.14 g/L，为可再生碳源最高报道滴度。研究中全程采用了天木生物的生物培养过程在线检测仪BODS与多参数样品生化分析仪MBP，实现了发酵过程的精准在线监测与智能补料控制，为共培养体系的代谢耦合与工艺优化提供了关键数据支撑。
一、研究背景：共培养体系的挑战与机遇
色醇是一种高价值的芳香醇，在医药、香料等领域具有广泛应用前景。传统单菌种发酵面临代谢路径复杂、前体供应不足等瓶颈。本研究创新性地采用“分工协作”的共培养策略：上游大肠杆菌模块专注于L-色氨酸的高效合成，下游酿酒酵母模块则通过Ehrlich途径将其转化为IET。然而，共培养体系涉及两种微生物的生长动力学差异及代谢通量平衡，对发酵过程的实时监测与精准控制提出了极高要求。如何精准调控底物浓度、实时监测代谢物变化，成为突破产量瓶颈的关键。
图1. 强化Ehrlich途径的酿酒酵母菌株构建与表征
二、天木生物发酵工艺优化平台的核心支撑作用
在此项研究中，天木生物的发酵工艺优化平台一系列装备发挥了重要作用，解决了共培养发酵过程中的两大核心痛点：底物浓度的精准控制与代谢产物的快速检测。
BODS生物培养过程在线检测仪：实现葡萄糖浓度的智能精准控制
在5 L补料分批发酵过程中，研究团队利用天木生物BODS实现了全自动在线取样、样品处理与检测。BODS系统根据预设的目标葡萄糖浓度、实时分析结果及周期性消耗速率，智能预测并计算下一周期的补料量。
研究结果显示，得益于BODS实施的自动葡萄糖控制策略，发酵液中的葡萄糖浓度在12小时后即被消耗至2 g/L，并在此后始终维持在约2 g/L的低水平。这一精准控制有效避免了高浓度底物对细胞的抑制，确保了共培养体系中大肠杆菌与酿酒酵母的协同生长与代谢。
图2. 5L生物反应器中的优化与发酵过程
2. MBP生化分析仪：快速监测关键代谢物
发酵过程中，葡萄糖、甘油和乙醇的浓度变化是评估体系状态的重要指标。研究团队采用天木生物MBP多参数样品生化分析仪，基于酶膜生物传感器原理，快速、准确地测定这些关键代谢物的浓度。这为研究团队解析共培养体系中的代谢流分布（如乙醇的积累趋势、葡萄糖的消耗速率等）提供了可靠的数据基础，助力工艺优化决策。
3. 天木生物5 L生物反应器：提供稳定的发酵环境
整个共培养发酵过程在天木生物5 L生物反应器中进行。该反应器精准控制了温度、pH、溶解氧（DO）等关键参数，并通过自动调节搅拌转速（300-800 rpm）维持DO在30%，为大肠杆菌与酿酒酵母的阶段性优势生长创造了理想条件。
三、研究成果与意义
图3. 共培养系统的建立与表征
天木生物发酵工艺优化平台，在此过程中扮演了“智能过程管家”的角色。其自动化、高通量、实时在线的监测能力，帮助研究者精准捕捉共培养体系的动态变化，突破了传统离线取样检测滞后、数据点稀疏的局限，为工艺放大与优化提供了确定性保障。
总结
本研究不仅为芳香醇的可持续生物合成提供了高效新路径，也生动展示了天木生物过程自动化与在线检测设备在先进生物制造研究中的核心价值。从实验室探索到产业化放大，精准的过程数据是成功的关键。天木生物致力于为生命科学研究与生物产业提供更智能、更自动化的仪器装备，助力科研创新与产业升级。
