我们一直在持续进行文献调研，这次重点关注一些探讨有趣的生物反应器应用的文献。
与之前一样，我们为每篇文献准备了简短摘要，并提供了全文的直接链接。点击下方标题，即可查看我们的摘要及更多链接：
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- Isobutanol production freed from biological limits using synthetic biochemistry
- Isopropanol production from carbon dioxide in Cupriavidus necator in a pressurized bioreactor
- Engineering Robust Production Microbes for Large-Scale Cultivation
- Acute stressor alters inter-species microbial competition for resistant starch-supplemented medium
我们还推荐您阅读我们的应用说明，其中介绍了在气体发酵应用中使用加压生物反应器提高产量。您可以在此获取该应用说明。
1. Sherkhanov, T. Korman, S. Chan, S. Faham, H. Liu, M. Sawaya, W. Hsu, E. Vikram, T. Cheng and J. Bowie, Nat. Commun., 2020, 11.
Isobutanol production freed from biological limits using synthetic biochemistry
（开放获取）
该研究报道了一种在生物反应器中运行、可连续移除产物的无细胞系统，能够以葡萄糖为原料生产异丁醇。研究采用一台定制的 HEL BioXplorer-5000 生物反应器进行 15 mL 规模的反应，通过 HEL 专有软件控制温度、pH 和搅拌。pH 维持在 7.3 以上。新鲜苯乙醚被泵入反应器，上层有机相则以每小时 2–3 mL 的速率从生物反应器中泵出。研究结论显示，在近 5 天的运行过程中，该反应的最高生产率达到每升每小时 4 g，滴度达到每升 275 g，收率为 95%。这些生产指标甚至超过了高度成熟的乙醇发酵工艺。结果表明，突破细胞的局限有望拓展生物基化学品生产的可能性。
2. Garrigues, L. Maignien, E. Lombard, J. Singh and S. Guillouet,New Biotechnol., 2020, 56, 16-20.
Isopropanol production from carbon dioxide in Cupriavidus necator in a pressurized bioreactor
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该研究设计了一种可提供高气体传质的生物反应器，能够以 CO2 为原料使细胞和产物滴度达到克/升级别，从而在贴近实际的实验室规模下评估工程化自养菌株。培养在一台专门为本研究改装的 HEL BioXplorer-400 生物反应器中进行。该生物反应器使用含 H2/O2/CO2/N2 的商用混合气。在使用单一气体进行的实验中，生物反应器配置了三路鼓泡器，分别独立通入空气、纯 CO2 和纯 H2。顶空另设第四路进气，用于通入纯 N2，作为安全系统。生物反应器配备了以下控制器：pH（7.0）、溶解氧（DO，低于 5%）、温度（30 °C）和压力（常压）。BioXplorer 软件负责在线监测和控制系统。出口气体中的 CO2 和 O2 均使用 HEL Tandem Pro 气体分析仪进行分析。生物反应器顶空的 O2 浓度受到控制，以避免发生爆炸。
3. Wehrs, D. Tanjore, T. Eng, J. Lievense, T. Pray and A. Mukhopadhyay, Trends Microbiol., 2019, 27, 524-537.
Engineering Robust Production Microbes for Large-Scale Cultivation
（开放获取）
这篇综述讨论了实验室规模培养与更大规模工艺之间的差异，以阐明在放大过程中尤为重要的菌株特性。文中将 HEL 的 BioXplorer 描述为可为系统生物学和合成生物学方法提供数据的工具，可在最高 5 bar 的压力下进行补料分批培养。借助这些 1–250 ml 规模的反应器，研究人员可以在更贴近商业生产的条件下开展通量较高的培养。该综述总结认为，随着对生物过程机理的认识不断加深，以及利用大规模系统采集数据集的能力日益成熟，微生物转化可为大宗商品、材料、食品、药物和燃料的大规模生物制造提供强有力且可实施的解决方案。
4. Pantoja-Feliciano, J. Soares, L. Doherty, J. Karl, H. McClung, N. Armstrong, T. Branck and S. Arcidiacono, Gut Microbes, 2018, 10, 439-446.
Acute stressor alters inter-species microbial competition for resistant starch-supplemented medium
（开放获取）
本研究采用体外发酵，考察急性应激源（即饮食的突然改变）如何影响细菌种间对抗性淀粉补充培养基（RSM）的竞争。研究使用 BioXplorer-100 作为发酵容器，每组设三个平行，接种的粪便样本采集自 10 名受试者，他们在 21 天内分别食用日常饮食或美军口粮。容器内 pH 维持在 5.5 以模拟升结肠环境，并接种 10%（v/v）粪便浆液。平行对照容器则接种无细胞的磷酸盐缓冲液/甘油。研究结论显示，食用口粮后，Lactobacillus spp.（乳杆菌属）在 RSM 中的生长减弱，而Ruminoccus bromii的生长增强，这表明饮食的突然改变可能影响物种间对底物的竞争。由此证明，在临床研究中引入体外发酵，有助于加深对应激引起的营养-微生物组动态变化的理解。
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