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益生菌是活細菌，對人體具有促進健康和發揮生物功能的作用。它們通常用于增加腸道所需微生物的數量，譬如在抗生素治療后促進腸道菌群再生。這就是益生菌或益生菌營養補充劑市場大幅度增長的原因之一1。人體腸道菌群及其健康促進作用的研究對營養產業尤為重要。因此，完全有必要對厭氧或微量需氧培養技術進行科學研究，比如在類似這些微生物的生長條件下培養益生菌。

雙歧桿菌

益生菌包括一系列厭氧菌，如乳酸菌或雙歧桿菌。在各種益生菌中，雙歧桿菌是應用和研究最廣泛的益生菌菌種之一。由于它們無法在有氧培養條件下進行氧呼吸和生長，因此被歸類為嚴格厭氧菌²。雙歧桿菌是人體腸道優勢微生物群的主要成員³。它們通過釋放乳酸和乙酸，在pH控制方面起著重要的作用，這一點限制了許多潛在致病菌的生長⁴。母乳喂養的嬰兒腸道內雙歧桿菌為優勢菌種，占腸道微生物的80%以上^1,5。

BioLector XT 新一代高通量微型生物反應器是一款用于微生物培養高通量篩選的臺式設備，可進行好氧、微氧和嚴格厭氧培養。在培養的過程中可進行補料和pH控制，還可在線監測常見的培養參數，如生物量、pH值、溶氧（DO）和各種熒光分子或蛋白質的熒光強度。為了實現高通量，BioLector XT在SBS/SLAS標準化微孔板（每板48個孔）上進行培養，這樣即可在一臺 BioLector XT 微型生物反應器中同時處理多達48個樣品。下面案例，我們使用BioLectorXT對益生菌兩岐雙岐桿菌進行厭氧分批培養和補料分批培養，展示其操作的簡單易用性和可行性。

1應用案例

菌種：兩岐雙岐桿菌

實驗方案：pH調控下的分批發酵 & 補料分批發酵（氣體出口外接第三方O2傳感器）

實驗條件：溫度37 °C, 振搖速度600 rpm, N2 30 mL/min，圓孔板

兩歧雙歧桿菌補料分批培養條件

2實驗結果

?  補料分批培養指數生長期比分批培養長，生物量達到227.3 a.u. 分批培養為147.57 a.u.

?  兩岐雙岐桿菌生長過程分泌乳酸，為保持pH6，補料分批培養添加193.56 μL 3 M NaOH，分批發酵添加約50 μL

?  按30mL/min 流量連續充入N2，DO穩步下降至0%。16以及23 h，外置氧氣傳感器顯示氧濃度為 0.029%

3結論

本實驗證實了使用 BioLector 進行高通量厭氧發酵的實用性。這項新技術可以取代攪拌罐生物反應器和搖瓶中的大量實驗，從而顯著降低厭氧微生物發酵研究的復雜性和工作量。除了能夠以高通量方式研究大量克隆或培養基外，該系統還通過非侵入性在線測量同時提供有關生物量生長和pH值的詳細過程數據，也可以進行pH控制和補料，這些能力的結合在傳統的生物反應器中并不常見。

參考文獻：

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2. Shimamura S, Abe F, Ishibashi N, Miyakawa H, Yaeshima T, Araya T, Tomita M. Relationship between oxygen sensitivity and oxygenmetabolism of Bifidobacterium Species, Journal of Dairy Science, 1992, 75(12): 3296-3306. 

3. Sakurai T, Yamada A, Hashikura N, Odamaki T, Xiao JZ. Degradation of food-derived opioid peptides by bifidobacteria. Benef Microbes.2018; 9(4):675-682. 

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5. Kato K, Odamaki T, Mitsuyama E, Sugahara H, Xiao JZ, Osawa R. Age-related changes in the composition of gut Bifidobacterium species.Curr Microbiol. 2017;74(8):987-995. 

6. Hill D, Sugrue I, Tobin C, Hill C, Stanton C and Ross RP (2018) The Lactobacillus casei group: History and health related applications. Front.Microbiol. 9:2107.