化学恒温器是用于细胞和微生物培养的装置或设备。它也被称为生物反应器，具有通过实验繁殖水生环境的能力，例如湖泊，沉积物或处理池等。
通常将其描述为一个容器（大小取决于使用的是工业用途还是实验室用途），该容器带有一个入口，无菌物质可以进入该入口，而过程产生的物质将通过该出口流出，通常是营养物质。废物，无菌材料，微生物等。
Chemostat的示意图。摘自：CGraham2332。
它是由科学家雅克·莫诺（Jacques Monod），亚伦·诺维克（Aaron Novick）和利奥·西拉德（Leo Szilard）在1950年独立并几乎同时发现和呈现的。莫诺（Monod）独自工作并称其为细菌原，而诺维克（Nickick）和西拉德（Szilard）一起将其称为化肥，这一名称一直延续至今。 。
Chemostat功能
恒化器的特点是不断添加一种含有单一营养素的培养基，该营养素会限制生长并同时去除部分培养物，例如过量生产，代谢产物和其他物质。这种去除经常被新材料代替，从而实现了稳定的平衡。
在这些条件下，微生物培养物的生长速率等于其稀释率。与其他生长方法相比，这是关键，因为可以在恒定且确定的环境中达到稳定状态。
另一个重要特征是，使用化学恒温器，操作员可以控制物理，化学和生物学变量，例如培养物中个体的体积，溶解氧，营养物质的量，pH等。
方法原理
该方法由一群微生物组成，这些微生物从一开始就以与不连续或分批培养（最简单的液体培养）相似的方式生长。种群增长时，有必要同时撤回一定量的培养物，无论是否使用撤回的培养物。
这样，在化学恒温器中，如前段所述，使用连续添加新鲜培养基并消除培养物进行稀释。单一营养素可限制容器的生长，而其余营养素则过量存在。
这种限制生长的营养素是由实验人员预先确定的，它可以是任何营养素，在许多情况下，将取决于培养物中的物种。
历史
微生物的分批培养可以追溯到几个世纪以前（啤酒和其他饮料的酿造）。但是，连作相对来说比较现代。一些微生物学家将持续培养的开始归因于著名的俄罗斯微生物学家谢尔盖·维诺格拉德斯基。
维诺格拉斯基（Vinogradski）在他自己设计的装置（维诺格拉斯基专栏）中研究了亚硫酸还原细菌的生长。在他的研究过程中，他将硫化氢液滴喂入色谱柱作为这些细菌的食物。
在谈到持续耕作时，必须讲三个字：雅克·莫诺德，亚伦·诺维克和里奥·西拉德。莫诺（Monod）是著名的生物学家，并于1965年获得诺贝尔奖。
这位研究员（Monod）在巴斯德研究所（Pasteur Institute）任职期间，在1931至1950年间进行了许多测试，计算和分析。在此期间，他创建了微生物生长的数学模型，该模型后来被称为Monod方程。
1950年，他根据名字命名的方程式，设计了一种设备模型，该模型可以连续培养微生物，并称其为细菌原。
另一方面，科学家Novick（物理学家）和Szilard（化学家）在1943年从事曼哈顿计划（原子弹）的研究中相遇。几年后，他们开始对细菌生长表现出兴趣，并于1947年结成伙伴，共同合作并充分利用了这一点。
经过多次测试和分析后，基于Monod的计算（Monod方程），Novick和Szilard在1950年还设计了一种连续培养微观生物的模型，他们称其为chemostat，至今仍沿用至今。 。但是这三个都归功于本发明。
应用领域
适应性生物学与进化
生态学家和进化论者使用此连续微生物培养系统提供的工具来研究生长速率如何影响细胞过程和代谢，以及如何控制选择压力和基因表达。
通过在受控条件下评估和维持化学稳定器中数十到数百代的基因，这成为可能。
两个化学稳定剂，用于分析酵母中的铵毒性。摘自：（图片：Maitreya Dunham）。
细胞生物学
几乎所有与化学恒温器有关的研究都与细胞生物学有关，甚至与分子生物学，进化生物学等有关。
但是，具体而言，将Chemostat用于该生物学分支提供了宝贵的信息，这些信息允许开发理解研究人群代谢过程所必需的数学模型。
分子生物学
在过去的10年或更长时间里，人们越来越关注在化学基因的分子分析中使用化学恒温器。培养方法有助于获得用于微生物培养物的全面或系统分析的信息。
该领域的化学恒热研究允许对整个基因组进行DNA转录分析，以及定量基因表达或鉴定生物的特定基因（例如酿酒酵母）中的突变。
丰富的文化
自19世纪末以来，在贝耶林克（Beijerinck）和维诺格拉德斯基（Vinogradski）的努力下，这些研究都是使用不连续系统进行的，而在上世纪60年代，它们开始使用化学恒温器在连续文化中进行。
这些研究包括富集培养基以收获不同类型的微生物（通常为细菌），它也可用于确定某些物种的缺失或检测某些物种的存在，这些物种的比例非常低或几乎无法在培养基中观察到。自然。
在开放式连续系统（化学稳定剂）中富集的培养物也用于开发突变菌培养物，主要是营养缺陷型或可能对药物（例如抗生素）产生耐药性的细菌。
乙醇生产
从工业角度来看，生物燃料的使用和生产越来越普遍。在这种情况下，它是由革兰氏阴性菌运动发酵单胞菌生产的乙醇。
在此过程中，使用了几个大型的串联化学恒温器，将它们保持在恒定的葡萄糖和其他糖浓度下，以便在厌氧条件下转化为乙醇。
参考文献
- Chemostat：理想的连续搅拌釜反应器。从以下位置恢复：biorreactores.tripod。
- Chemostat。摘自：en.wikipedia.org。
- N.Ziv，NJ Brandt和D.Gresham（2013）。化学恒温器在微生物系统生物学中的应用。可视化实验杂志。
- A.诺维克和L.西拉德（1950）。chemostat的说明。科学。
- J.莫诺德（1949）。细菌培养物的生长微生物学年度评论。
- D.Gresham和J.Hong（2015）。恒化器中适应性进化的功能基础。FEMS微生物学评论。
- HG Schlegel和HW Jannasch（1967）。丰富文化。微生物学年度回顾。
- 蒂埃里（J.Thierie）（2016）。多相分散系统理论导论。（eds）施普林格自然。210页