将 BioXplorer 100 作为恒浊器运行，最大限度提升大肠杆菌高密度培养水平

1. 初始生长（约 0–155 min）：培养物从接种时间（约 55 min）开始生长。经过迟滞期后，OD 上升，DO 随细胞耗氧而下降。
2. 指数期（约 155–300 min）：生物量迅速增加，DO 持续下降，反映出旺盛的代谢活性；直到 275 min 时 DO 急剧上升，可能是由于培养基耗尽。
3. 恒浊器控制启动（约 300 min）： 达到 OD 设定值后，系统自动开始稀释。
   • 随着新鲜培养基的加入，进料泵流量增加。
   • OD 稳定在设定目标值。
4. 稳态代谢响应：加入新鲜培养基将细胞浓度稀释至设定值水平，导致 DO 先上升，随后回到稳定水平。

在非线性浊度校准的支持下，BioXplorer 100 可有效地作为恒浊器运行，实现稳定、受控且可重现的高密度培养。

通过在连续生长条件下维持稳定的高密度大肠杆菌培养，该系统能够以极少的人工干预实现可重现的稳态运行。

实时生物量监测、自动稀释控制与灵活的平行生物反应器配置相结合，使 BioXplorer 100 非常适用于菌株开发、工艺优化、适应性进化研究以及高价值生物分子生产等应用。

总体而言，BioXplorer 100 为寻求稳健连续培养能力的研究人员和工艺开发人员提供了可靠且可扩展的平台。

这一性能可实现长时间、可重现的连续培养，以更少的人工干预和更高的实验可信度，支持工艺优化、菌株开发和高价值生物分子生产。

在液体培养中控制微生物生长是生物技术研究和工业生物加工的核心。传统分批培养中营养物质可用性和代谢状态会动态变化，因此在需要一致性和可重现性时不太适用。恒浊器可在稳定的生长条件下进行连续培养，当浊度超过设定阈值时自动稀释培养物，从而维持恒定的生物量。这可实现：

• 稳态的生理与代谢
• 提高实验间的可重现性
• 无需人工干预即可长时间培养
• 提高生物合成和蛋白表达的产率
• 助力微生物生理学和菌株开发研究

BioXplorer 100 是一款平行小规模生物反应器系统，专为灵活的生物工艺开发而设计。其集成的 BioVIS 探头可提供连续的原位光衰减测量，并可在 WinISO 中配置为实时返回经校准的 OD 当量值，用于自动生长调控。然而，准确的恒浊器运行需要在探头信号与光密度 (OD₆₀₀) 之间进行仔细校准，尤其是在高细胞密度下，浊度与 OD 不再呈线性相关。

微生物培养生长条件

• 菌种：Escherichia coli（大肠杆菌）
• 培养体积：BioXplorer 100 反应釜中 50 mL*
• 温度：37 °C
• 搅拌：200 和 400 rpm
• 生物量设定值：2.75 g/L
• 控制软件：WinISO

将大肠杆菌培养物接种至配备 BioVIS 探头的 BioXplorer 100 中，使其生长至所需的生物量设定值。一旦达到设定值，WinISO 自动启动稀释控制，加入新鲜培养基并移除流出液，以维持恒定的培养体积和生物量。

*BioXplorer 100 可使用 50-150 mL 培养体积，BioXplorer 400 可使用 120-400 mL 培养体积。

系统连续监测浊度并实时调节培养基进料，无需人工干预即可维持目标细胞密度。多余的培养液通过浸入管自动抽出，每个反应釜的浸入管连接一台独立的蠕动泵，由 WinISO 软件控制和维持。

校准性能

采用紫外-可见分光光度法测量 OD₆₀₀ 时，离线样品制备通常需要进行稀释，但使用原位光学探头时无法稀释。因此，需要建立非线性校准模型，以便在高生物量条件下将 BioVIS 衰减信号与真实细胞密度准确关联。该校准使 BioVIS 信号能够可靠地用作连续培养控制的反馈输入。

BioVIS 探头的非线性校准

为生成校准曲线，在培养密度逐步增加的过程中取样，并使用分光光度计离线测量 OD600。将这些 OD 值与探头原始信号（透射光强度）进行比较。

下方校准曲线显示了 BioVIS 探头输出与离线测得的大肠杆菌培养物 OD₆₀₀ 之间的关系。在低细胞密度下，吸光度信号与 OD₆₀₀ 近似成正比，即当 OD₆₀₀ 低于约 1.0 时，可直接解读 BioVIS 输出。

在低 OD600 下，探头响应近似线性。在较高密度下（OD600 为 1.5 时），光散射增强导致非线性，因此需要非线性校准模型来准确解读生物量。

随着细胞密度增加，两者关系变为非线性。在 OD₆₀₀ 约高于 1.5 时，BioVIS 信号的增长慢于真实 OD₆₀₀。这是因为高密度培养物会产生多重散射，降低检测到的透射光比例，从而打破了稀溶液中比尔-朗伯定律 (Beer–Lambert law) 所假设的简单比例关系。

应用非线性校准模型后，BioXplorer 100 能够在整个工作范围内准确测定生物量，从而在高细胞密度下实现稳健的恒浊器控制。

H.E.L 的 BioXplorer 100 和 BioXplorer 400 平行生物反应器系统具备实用的恒浊器功能，可针对多种培养基和高密度微生物应用实时控制培养密度。结合原位 BioVIS 光衰减探头和 WinISO 控制的自动稀释，这些平台可在连续培养中维持稳定的生物量设定值，非常适合长时间运行的稳态工艺。

BioXplorer 平台整体可提供一致的细胞生理状态、可靠的长时间运行以及真正的平行培养，因此非常适用于工艺开发、菌株优化、筛选研究和高价值生物分子生产。

除 100 和 400 系统外，BioXplorer 400P 进一步扩展了产品系列，为先进的加压生物工艺应用提供稳健、可扩展的选择。BioXplorer 系列共同为连续微生物培养提供全面的解决方案，集成光学监测并支持灵活的控制策略。