DD227794A1

DD227794A1 - DEVICE FOR DIRECT COMPARISON OF OPTICAL PROPERTIES AND ION SALES IN CELL SUSPENSIONS

Info

Publication number: DD227794A1
Application number: DD26868384A
Authority: DD
Inventors: Claus-Ruediger Kramer; Eike Borns; Heinz Boehm
Original assignee: Paedagogische Hochschule Wolfg
Priority date: 1984-10-25
Filing date: 1984-10-25
Publication date: 1985-09-25

Abstract

Die Erfindung "Vorrichtung fuer direkte Vergleichsmessungen von optischen Eigenschaften und Ionenumsatz in Zellsuspensionen" laesst sich im Screeningtest, der Mikrobiologie und der Biotechnologie anwenden. Sie verfolgt das Ziel, optische Analysen bei unterschiedlichen definierten Wellenlaengen oder Wellenlaengenbereichen sowie Ionenumsatzanalysen ueber p H-Messketten oder ionenselektive Elektroden in einem Arbeitsgang durchzufuehren und durch Vergleich der Analysenergebnisse Effektoren nach ihrer Wirkspezifik differenzieren und selektieren koennen. Dazu werden in einem Analysator, p H-Messketten oder ionenselektive Elektroden mit optischer Messtechnik ueber Lichtleitkabel und Phototransistoren so gekoppelt, dass eine optische Analyse und eine Ionenaustauschanalyse in einem Arbeitsgang moeglich sind. Dieser Analysator wird mit beliebigen Anzuchtanlagen fuer Zell-, Zellpartikel- oder Organismenkulturen so verbunden, dass eine Analyse der optischen Eigenschaften sowie des Ionenumsatzes in beliebiger Zeitfolge ueber die "in situ"-Technik oder ueber Durchflusskuevette erfolgen kann.The invention "device for direct comparison measurements of optical properties and ion conversion in cell suspensions" can be used in the screening test, microbiology and biotechnology. It pursues the goal of performing optical analyzes at different defined wavelengths or wavelength ranges as well as ion turnover analyzes via p H-electrodes or ion-selective electrodes in a single operation and by differentiating the analysis results to differentiate and select effectors according to their specific effect. For this purpose, in an analyzer, p H-electrodes or ion-selective electrodes are coupled with optical measurement technology via optical fibers and phototransistors in such a way that an optical analysis and an ion exchange analysis are possible in a single operation. This analyzer is connected to any culture system for cell, cell particle or organism cultures in such a way that an analysis of the optical properties as well as the ion turnover in any time sequence can be done via the "in situ" technique or via flow cuvette.

Description

Field of application of the invention

Analysen der optischen Eigenschaften und des lonenumsatzes in autotrophen und heterotrophen Zellsuspensionen sowie auspendierten Mikroorganismen, Biotechnologie, Screeningtests, Mikrobiologie, biochemische und biologische LaboreAnalyzes of optical properties and ion turnover in autotrophic and heterotrophic cell suspensions as well as suspended microorganisms, biotechnology, screening tests, microbiology, biochemical and biological laboratories

Characteristic of the known technical solutions

Es ist bekannt, daß optische Analysen von unbehandelten und wirkstoffbehandelten Zellsuspensionen und suspendierter Mikroorganismen wie auch pH-Messungen an solchen Kulturen zur Wachstumskontrolle benutzt werden. Erfindungsgemäß wird das in den Patenten DD 94234 sowie DD 2004 72/1 als getrennte Verfahrensmöglichkeit beschrieben. Dazu stehen eine Vielzahl an industriell gefertigten Meßgeräten zur Verfügung, die optische Analysen und pH-Messungen getrennt oder parallel gestatten. Solche Messungen werden bisher getrennt und nebeneinander durchgeführt. Besonders in größeren Reihen unterschiedlicher Kultivierung bedingen die Probenentnahme, der Probentransport sowie die getrennte Analyse der optischen Verhältnisse und des lonenumsatzes einen großen Arbeitsaufwand.It is known that optical analyzes of untreated and drug-treated cell suspensions and suspended microorganisms as well as pH measurements on such cultures are used for growth control. According to the invention described in the patents DD 94234 and DD 2004 72/1 as a separate process option. There are a variety of industrially manufactured measuring instruments available that allow optical analysis and pH measurements separately or in parallel. Such measurements are so far separated and performed side by side. Especially in larger series of different cultivation require the sampling, the sample transport and the separate analysis of the optical conditions and the ion conversion a lot of work.

Object of the invention

Die Erfindung verfolgt das Ziel, eine Vorrichtung zu entwickeln, die optische Analysen bei einer gegenfalls bei mehreren definierten Wellenlängen beziehungsweise Wellenlängenbereichen im infraroten, sichtbaren und ultravioletten Spektrum sowie lonenaustauschanalysen, besonders pH-Analysen, in einem Arbeitsgang und definierter Zeitfolge, in suspendierten ZeII-Zellpartikel- und Organismenkulturen beliebiger Anzahl zur Beurteilung der Wirkspezifik von Bioeffektoren ermöglicht.The invention has the object to develop a device which optical analysis in a case of several defined wavelengths or wavelength ranges in the infrared, visible and ultraviolet spectrum and ion exchange analyzes, especially pH analyzes, in a single operation and a defined time sequence, in suspended ZeII cell particles and organism cultures of any number to assess the efficacy of bioeffectors.

Explanation of the essence of the invention

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelost, daß ein Lichtkarussellthermostat gemäß der Erfindung mit einem Analysator gekoppelt wird, der gleichzeitig eine optische Analyse und eine lonenaustauschanalyse von suspendierten Zeil-, Zellpartikeln- oder Organismenkulturen gestattet. Im Lichtkarussellthermostat angezogene Zellsuspensionen, die mit Bioeffektoren behandelt werden und solche, die nicht behandelt wurden, werden dem Analysator zur Vergleichsmessung mjttels Pumpen zugeführt, oder es taucht der Analysator direkt in solche Kulturen ein.This object is achieved according to the invention in that a light carousel thermostat according to the invention is coupled to an analyzer which simultaneously allows optical analysis and ion exchange analysis of suspended cell, cell particle or organism cultures. Cell suspensions attracted to the carousel thermostat, which are treated with bioeffectors and those that have not been treated, are fed to the analyzer for comparison with pumps, or the analyzer dips directly into such cultures.

Dabei können die Kulturen im Licht autotroph oder im Dunkeln heterotroph angezogen werden. Der Analysator wird dazu in der Weise gestaltet, daß eine pH-Meßelektrode seitlich mit 2 Lichtleitkabeln gekoppelt wird, die Licht definierter und unterschiedlicher Weilenlängen in die Zellsuspension leiten, das nach dem Passieren einer Meßstrecke in der Zellsuspension über Phototransistoren wieder aufgefangen wird und mit den pH-Werten zur Auswertung den Meßgeräten zugeleitet wird. Die Meßgeräte werden mit entsprechenden Registriergeräten gekoppelt, die es gestatten, Vergleichs- und Differenzanalysen von optischen Werten und pH-Werten unmittelbar darzustellen. Das Prinzip einer solchen Vorrichtung wird in der Fig. 1 dargestellt. Der Lichtkarussellthermostat 1 dient zur Anzucht der Suspensionskulturen bei definierter Temperatur und gleichen Lichtverhältnissen. Dabei werden die Kulturröhren 4 nach einer programmierten Steuerung kreisförmig in einem temperierten Wasserbad bewegt. Der Lichtkarussellthermostat ist mit dem Tauchheber 2 gekoppelt, der den Analysator 3 zur optischen Analyse sowie zur lonenaustauschanalyse trägt. Durch Eintauchen des Analysators in die Suspensionskultur oder Probenzuführung mittels Pumpe in eine Durchflußküvette erfolgen die Analysen. Die so erhaltenen Signale der optischen und lonenaustauschanalyse werden über einen mV-Verstärkar und Operator jeweils entsprechenden mV-Schreibern zugeleitet und registriert.The cultures may be grown autotrophically in the light or heterotrophically in the dark. The analyzer is designed in such a way that a pH measuring electrode is laterally coupled with 2 Lichtleitkabeln, the light of defined and different wavelengths in the cell suspension, which is trapped after passing a test section in the cell suspension via phototransistors again and with the pH Values are sent to the measuring devices for evaluation. The meters are coupled with appropriate loggers that allow comparison and difference analyzes of optical values and pH values to be directly displayed. The principle of such a device is shown in FIG. The light carousel thermostat 1 is used to grow the suspension cultures at a defined temperature and the same light conditions. The culture tubes 4 are moved in a circular manner in a tempered water bath according to a programmed control. The light carousel thermostat is coupled to the immersion lifter 2 which carries the analyzer 3 for optical analysis as well as ion exchange analysis. By immersing the analyzer in the suspension culture or sample feeding by pump into a flow cell, the analyzes are carried out. The thus obtained signals of the optical and ion exchange analysis are fed and registered via a mV amplifier and operator respectively corresponding mV-writers.

Die Fig. 2 zeigt das Grundprinzip des speziellen Analysators für eine gleichzeitige optische und lonenaustauschanalyse. Die pH-Meßelektrode 1 ist zeitlich mit zwei Lichtleitkabeln gekoppelt, die Licht unterschiedlicher definierter Wellenlängen zuführen, das nach Durchstrahlen einer Meßstrecke 4 von Phototransistoren 3 wieder aufgefangen wird. Die erhaltenen Signale werden verstärkt, gegebenfalls verglichen und anschließend registriert.Figure 2 shows the basic principle of the special analyzer for simultaneous optical and ion exchange analysis. The pH measuring electrode 1 is coupled in time with two optical cables, which supply light of different defined wavelengths, which is collected again after passing through a test section 4 of phototransistors 3. The received signals are amplified, if necessary compared and subsequently registered.

embodiments

1. Ausführungsbeispiel1st embodiment

Von der zu prüfenden Substanz A werden in einem Autotrophtest die Beeinflussungen der optischen Eigenschaften bei 680 und 759nm sowie des pH-Wertes während des Wachstums von Chlorellasuspensionen mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung untersucht. Hierzu werden frisch geschlüpfte Aplanosporen synchroner Kulturen einzelliger Grünalgen der Species Chlorella vulgaris var. vulgaris, Stamm BÖHM und BORNS 1972/1 in eine anorganische Nährlösung N so überführt, daß im Autotrophtest jeder Kubikzentimeter der Suspension etwa sechs Millionen Algenzellen enthält.The substance A to be tested is used in an autotroph test to investigate the effects on the optical properties at 680 and 759 nm and the pH during the growth of chlorella suspensions with the aid of the device according to the invention. To this end, freshly hatched aplanospores of synchronous cultures of unicellular green algae of the species Chlorella vulgaris var. Vulgaris, strain BÖHM and BORNS 1972/1 are transferred into an inorganic nutrient solution N so that in the autotroph test every cubic centimeter of the suspension contains about six million algae cells.

11 der Kultur-Nährlösung N setzt sich dabei aus den drei Teilnährlösungen N₁, N₂ und N₃ zusammen:11 of the culture nutrient solution N is composed of the three partial nutrient solutions N ₁ , N ₂ and N ₃ :

1 000ml = 998cm³ N₁ + 1 cm³ N₂ + 1 cm³ N₃.1 000 ml = 998 cm ³ N ₁ + 1 cm ³ N ₂ + 1 cm ³ N ₃ .

Für die Nährlösung N₁ werden zunächst die Stammlösungen 1 bis 4 durch Abfüllen der geannten Substanzmengen mit Aqua dest. hergestellt:For the nutrient solution N ₁ , the stock solutions 1 to 4 are first prepared by filling the neat amounts of substance with distilled water. manufactured:

Stammlösung 1: 10OgKNO₃ZIOOOCm³ Stock solution 1: 10OgKNO ₃ ZIOOOCm ³

Stammlösung 2: 25g Ca Cl₂ . 6 H₂O/1 000cm³ Stock solution 2: 25g Ca Cl ₂ . 6H ₂ O / 1 000cm ³

Stammlösung 3: 25OgMgSO₄-TH₂OZIOOOCm³ Stock solution 3: 25OgMgSO ₄ -TH ₂ OZIOOOCm ³

Stammlösung 4: 160g K H₂ PO₄ZI 000cm³ Stock solution 4: 160g KH ₂ PO ₄ ZI 000cm ³

Aus je 5cm³ der Stammlösung 1, 0,5cm³ der Stammlösung 2, 1 cm³ der Stammlösung 3 und 5cm³ der Stammlösung 4 werden durch Auffüllen mit destilliertem Wasser entweder 1 000cm³ bzw. bei Beachtung der entsprechenden Verhältnisse eine andere.From per 5cm ³ of the stock solution 1, 0.5 cm ³ of stock solution 2, 1 cm ³ of stock solution 3 and 5 cm ³ of stock solution 4 are another by filling with distilled water either 1 000cm ³ and in compliance with the corresponding conditions.

gewünschte Menge der Nährlösung N₁ hergestellt.desired amount of nutrient solution N ₁ prepared.

Die Nährlösungen N₂ und N₃ enthalten in 1000cm³ Lösung 61 mg H₃ BO₃, 169,mg Mn SO₄. H₂O, 287 mg Zn SO₄. 7 H₂O, 2,5mg Cu SO₄. 5 H₂O und 12,4mg (NH₄J₂MoO₄ bzw. 6,9g FeSO₄ . 7 H₂O und 9,3g Na-EDTA.The nutrient solutions N ₂ and N ₃ contain, in 1000 cm ^{3 of} solution, 61 mg of H ₃ BO ₃ , 169 mg of MnSO ₄ . H ₂ O, 287 mg ZnSO ₄ . 7H ₂ O, 2.5 mg CuSO ₄ . 5 H ₂ O and 12.4 mg (NH ₄ J ₂ MoO ₄ or 6.9 g FeSO ₄ .7 H ₂ O and 9.3 g Na-EDTA.

Je 80cm³ der so hergestellten Suspension werden in je eine Kulturröhre eingebracht und mit je 1 cm³ verschiedener konzentrierter wäßriger Lösung der zu prüfenden Substand A beimpft. Die so vorgerichteten Kulturröhren werden dann in den „Licht-Karussellthermostaten" der erfindungsgemäßen Vorrichtung eingesetzt, durch ein Gemisch aus gereinigter Luft mitPer 80 cm ^{3 of} the suspension thus prepared are introduced into a culture tube and each inoculated with 1 cm ^{3 of} different concentrated aqueous solution of the substandard A to be tested. The thus prepared culture tubes are then used in the "light carousel thermostats" of the device according to the invention, by a mixture of purified air with

2 Vol.% Kohlendioxid begast und bei 37,5°C belichtet, so daß alle erforderlichen Voraussetzungen für die Photosynthese gegeben sind. Die Analysen der optischen Eigenschaften bei 680 und 750nm und des pH-Wertes der Suspensionen erfolgten in diesem Fall in der in situ-Technik mit Hilfe des beschriebenen Änalysators.2 vol.% Gassed carbon dioxide and exposed at 37.5 ° C, so that all the necessary conditions for photosynthesis are given. The analyzes of the optical properties at 680 and 750 nm and the pH of the suspensions were in this case in situ technique using the described analyzer.

Die Ergebnisse der Analysen sind den Fig.3 A₃ und A₅, Fig. 4, A₇ und Fig. 5, A₃-A₁₂ zu entnehmen.The results of the analyzes can be found in FIGS. 3A, _3, and ₅ , 4, _7, and 5, A ₃ -A ₁₂ .

Die Fig.3, A₃ enthält die dekadischen Logarithmen der Extinktionsmessungen bei 680nm für die unbehandelte Kontrolle K und mit abgestuft zunehmenden Konzentrationen der Substanz A versetzten Proben 1 bis 4 und Fig. 3, A₅ die entsprechenden Ergebnisse solcher Extinktionsmessungen bei 750 nm. Während in Fig. 3, A₃ erst nach einiger Zeit ein konzentrationsabhängiger Hemmeffekt nachweisbar ist, der bis zum Ende des Versuchs erhalten bleibt, übersteigen in Fig. 3, A₅ die Extinktionsmessungen bei 750nm auch Konzentrationsabhängig sogar den Kontrollwert, was auf eine Beeinflussung der Streueigenschaften der Zellen durch Substanz A zurückzuführen sein dürfte. Nach etwa 4 Stunden stimmen die Extinktionswerte behandelter und unbehandelter Proben wieder weitgehend überein. Erst danach erweisen sich die Proben 1 bis 4 auch bei dieser Wellenlänge als merklich gehemmt.FIG. ₃ , A ₃ contains the decadic logarithms of the absorbance measurements at 680nm for the untreated control K and with incrementally increasing concentrations of the substance A displaced samples 1 to 4 and FIG. 3, A ₅ the corresponding results of such extinction measurements at 750 nm in Fig. 3, A ₃ only after some time, a concentration-dependent inhibitory effect is detectable, which remains until the end of the experiment, exceed in Fig. 3, A _5, the extinction measurements at 750nm and concentration-dependent even the control value, indicating an influence on the scattering properties the cells may be due to substance A. After about 4 hours, the absorbance values of treated and untreated samples are again largely consistent. Only then do Samples 1 to 4 prove markedly inhibited even at this wavelength.

Deutlich zeigen sich die unterschiedlichen Beeinflussungen der optischen Eigenschaften bei 680 und 750 nm bei Korrelationen der dekadischen Logarithmen der Extinktionswerte zueinander bzw. bei Auftragungen der Q-Werte, Q = E₆₈₀ZE₇₅₀, in Abhängigkeit von der Wirkdauer.The different effects of the optical properties at 680 and 750 nm are clearly shown by correlations of the decadic logarithms of the extinction values to each other or by plots of the Q values, Q = E ₆₈₀ ZE ₇₅₀ , as a function of the duration of action.

Zu weiterreichenden Schlußfolgerungen gelangt man, wenn die Anaiysenergebnisse der pH-Wertbeeinflussungen, die proportional mit den Beeinflussungen des Stickstoffhaushaltes der Zellen korrespondieren, in die vergleichenden Betrachtungen einbezögen werden. In Abhängigkeit vom Anfangs-pH-Wert der substanzbehandelten Suspensionen lassen sich prinzipiell drei Typen von pH-Zeit-Wirkbilder unterscheiden, wie es anhand der Wirkbilder Fig. 4, C, B und A₇ für die Effektoren A, B und C in Fig.4 illustriert wird.More far-reaching conclusions can be drawn if the analytical results of the pH value changes, which correspond proportionally with the influences of the nitrogen balance of the cells, are included in the comparative considerations. Depending on the initial pH of the substance-treated suspensions, it is possible in principle to differentiate between three types of pH-time action patterns, as described on the basis of the active images FIGS. 4, C, B and A ₇ for the effectors A, B and C in FIG. 4 is illustrated.

Die Fig.4, A₇ zeigt die Analysenergebnisse der wachstumsbedingten pH-Wertbeeinflussungen, die durch die Substanz A determiniert sind. Auffällig ist hier neben der dosisabhängigen Verringerung der pH-Wertzunahme eine starke dosisabhängige Absenkung des Anfangs-pH-Wertes, die durch die Säure-Basen-Eigenschaften der Substanz A bestimmt wird, und eine zur Kontrolle vergleichsweise überhöhte pH-Wert Beeinflussung durch Dosis 1. Einen besseren Überblick dieses Sachverhaltes vermittelt das normierte Wirkbiid Fig. 5, A₃. Im Unterschied zu Fig. 4, A₇ wurden die einzelnen pH-Zeitkurven parallel zur Zeitachse so angehoben, daß die Anfangs-pH-Werte aller Graphen mit dem der Kontrolle übereinstimmen.FIG. 4, A ₇ shows the analysis results of the growth-related pH value influences which are determined by substance A. Noticeable here in addition to the dose-dependent reduction of the pH increase is a strong dose-dependent reduction of the initial pH, which is determined by the acid-base properties of the substance A, and a comparatively exaggerated for control pH influence by dose 1. A better overview of this situation is given by the normalized Wirkbiid Fig. 5, A ₃ . In contrast to Fig. 4, A ₇ , the individual pH-time curves were raised parallel to the time axis so that the initial pH values of all graphene match that of the control.

Auftragungen der Ig Ε-Daten für 680 und 750 nm in Abhängigkeit der entsprechenden pH-Werte zeigt für beide Wellenlängen weitgehend vergleichbare Kurvenverläufe der Ig E-pH-Kurven für die Kontrollen und substanzbehandelten Suspensionen, Fig.5, Ag/A₁₀. Die entsprechend normierten Wirkbilder Fig. 5, A₁₁ bzw. A₁₂ zeigen, daß mit größer werdender Dosis die wachstumsbedingte pH-Wert-Zunahme vergleichsweise zu den optischen Eigenschaften zunehmend stärker gehemmt wird. Damit kann aus den gezeigten Analysenergebnissen für die Beeinflussung autotroph kultivierter Chlorellasuspensionen geschlußfolgert werden, daß der Effektor A ein vorrangiger Hemmer des Stickstoffhaushaltes ist.Plots of the Ig Ε data for 680 and 750 nm as a function of the corresponding pH values show for both wavelengths largely comparable curves of the Ig E-pH curves for the controls and substance-treated suspensions, FIG. 5, Ag / A ₁₀ . The correspondingly normalized active images Fig. 5, A ₁₁ and A ₁₂ show that with increasing dose, the growth-related increase in pH value is inhibited increasingly comparatively to the optical properties. Thus it can be concluded from the analysis results shown for influencing autotrophically cultivated chlorella suspensions that the effector A is a primary inhibitor of the nitrogen balance.

2.Ausführungsbeispiel —2nd embodiment -

Mit Substanz E wurdewie im 1. Ausführungsbeispiel verfahren. Die Analysen der optischen Eigenschaften bei 680 und 750nm und des pH-Wertes der Suspensionen erfolgten ähnlich wie im 1. Ausführungsbeispiel in der „in situ "-Technik, aber mit einem modifizierten Analysator, bei dem das Licht definierter Wellenlänge nach Passieren der Meßstrecke über Optokabel dem Empfänger zugeleitet wird.Substance E was used as in the first embodiment. The analyzes of the optical properties at 680 and 750 nm and the pH of the suspensions were similar to the first embodiment in the "in situ" technique, but with a modified analyzer, in which the light of defined wavelength after passing the test section via opto cable is forwarded to the recipient.

Von der Substanz E, über deren Analysenergebnisse und Auswertungen Fig.6 informiert, wurde der Einfluß von 6 abgestuft zunehmenden Konzentrationen 1 bis 6 auf Wachstum und Stickstoffhaushalt von Chlorellasuspensionen untersucht. Ein Vergleich der Wirkbilder für die Wachstumsbeeinflussungen, die durch Extinktionsmessungen bei 680 nm, Fig. 6, E₁, bzw. bei 750 nm, Fig. 6, E₂ erhalten wurden, mit dem Wirkbild für die Beeinflussung des pH-Wertes der Suspensionen der Substanz E, Fig. 6, E₃, zeigt deutliche Unterschiede im Einsetzen, Verlauf und in der Beständigkeit der Wirkungsausprägung in Abhängigkeit von der Dosis und von der Einwirkungsdauer des Effektors. Das wird besonders durch die unterschiedlichen dosisabhängigen Wirkungsverläufe in den Wirkbildern Fig. 6, E₄ bis E₆ verdeutlicht. Auftragungen der Logarithmen der Extinktionen bei 680 und 750nm zueinander, Fig.6, E₄, zeigen für die Dosen 2 bis 4 eine zunehmend stärkere Wachstumshemmung bei 680nm an. Das weist diese Substanz als einen Photosynthesehemmer aus. Ein Vergleich der Wachstumsbeeinflussungen bei 680 bzw. 750 nm mit der entsprechenden Beeinflussung des pH-Wertes, Fig. 6, E₅ und E₆, illustrieren in ähnlicher Weise besonders in den ersten Wirkungskurvenabschnitten, daß mit zunehmenden Dosen der Substanz E die optischen Eigenschaften bei 680 und 750 nm stärker beeinflußt werden als der wachstumsbedingte Stickstoffhaushalt. Damit kann Substanz E als primärer Photosyntheseeffektor bestätigt werden.The influence of 6 graded increasing concentrations 1 to 6 on growth and nitrogen balance of chlorella suspensions was investigated for substance E, whose analysis results and evaluations are shown in FIG. A comparison of the action patterns for the growth influences, which were obtained by extinction measurements at 680 nm, Fig. 6, E ₁ , or at 750 nm, Fig. 6, E ₂ , with the action pattern for influencing the pH of the suspensions of Substance E, Fig. 6, E ₃ , shows significant differences in the onset, course and in the resistance of the effect expression as a function of the dose and on the duration of action of the effector. This is illustrated in particular by the different dose-dependent courses of action in the active images FIG. 6, E ₄ to E ₆ . Plots of the logarithms of the absorbances at 680 and 750nm to each other, Figure 6, E ₄ indicate the doses 2 to 4 an increasingly stronger growth inhibition at 680nm on. This rejects this substance as a photosynthetic inhibitor. A comparison of the growth effects at 680 and 750 nm with the corresponding influence on the pH, Fig. 6, E ₅ and E ₆ , illustrate similarly, especially in the first effect curve sections that with increasing doses of the substance E, the optical properties at 680 and 750 nm are more affected than the growth-related nitrogen balance. Thus, substance E can be confirmed as a primary photosynthesis effector.

3. Ausführungsbeispiel3rd embodiment

Auch mit Substanz F wurde wie im 1. Ausführungsbeispiel verfahren. Allerdings erfolgten die Analysen der optischen Eigenschaften bei 680 und 750nm in einer spezifischen Durchlaufküvette, während der pH-Wert der Suspensionen in „in situ"-Technik mit Hilfe einer pH-Meßsonde, die mit der Ansaugevorrichtung für die Durchlaufküvette fest verbunden ist, analysiert wurde.Substance F was also used as in the first embodiment. However, the optical properties analyzes were done at 680 and 750 nm in a specific run-through cuvette, while the pH of the suspensions was analyzed in situ using a pH probe fixed to the continuous cuvette aspirator ,

Die entsprechenden Analysenergebnisse für Substanz F sind der Fig.7, F₁ bis F₆ zu entnehmen.The corresponding analysis results for substance F are shown in FIG. 7, F ₁ to F ₆ .

Auch hier zeigen die Fig.7, F., F₂ und F₃ die zeitabhängigen Beeinflussungen der optischen Eigenschaften bei 680nm, Fig.7, F₁ und bei 750nm, Fig. 7, F₂, sowie des pH-Wertes, Fig.7, F₃. Eine Auftragung der Logarithmen der Extinktionen bei 680 und 750 nm gegeneinander, Fig. 7, F₄, zeigt auch hier, daß das Wachstum dosisabhängig bei 680 nm stärker gehemmt wird als bei 750nm. Das weist Substanz F zunächst als einen vorrangigen Photosynthesehemmer aus. Aber einen Vergleich der Wachstumsbeeinflussungen mit der 'Beeinflussung''des Stickstoffhaushaltes durch Substanz F in Form von Austragungen der Logarithmen der Extinktionen bei 680 nm, Fig. 7, F₅, bzw. bei 750 nm, Fig. 7, F₆, in Abhängigkeit vom pH-Wert der Suspensionen zeigt in beiden Wirkbildem, daß die wachstumsbedingte pH-Wert-Zunahme und damit der Stickstoffhaushalt mit zunehmender Dosis im ersten Wirksamkeitsabschnitt stärker gehemmt bzw. beeinflußt werden, als die Chlorophyllbildung oder das Zellwachstum. Gleichzeitig verdeutlicht Fig.7, F₅, vergleichsweise zu Fig.7, F₆, daß die pH-Wertbeeinflussung und damit die Störung des Stickstoffhaushaltes eine vergleichsweise stärkere Hemmung der Chlorophyllbiidung nach sich zieht, wie die weiteren Verläufe der Graphen in Fig.7, F₅ zeigen.7, F, F ₂ and F _{3 again show} the time-dependent influencing of the optical properties at 680 nm, FIG. 7, F ₁ and at 750 nm, FIG. 7, F ₂ and the pH, FIG. 7, F ₃ . A plot of the logarithms of the extinctions at 680 and 750 nm against each other, Fig. 7, F ₄ , also shows here that the growth is more inhibited dose-dependent at 680 nm than at 750 nm. This initially identifies substance F as a predominant photosynthetic inhibitor. But a comparison of the growth influences with the 'influencing' of the nitrogen balance by substance F in the form of discharges of the logarithms of the extinctions at 680 nm, Fig. 7, F ₅ , or at 750 nm, Fig. 7, F ₆ , depending From the pH of the suspensions shows in both Wirkbildem that the growth-related increase in pH and thus the nitrogen balance are inhibited or inhibited with increasing dose in the first phase of activity more than the chlorophyll formation or cell growth. At the same time, FIG. 7, F ₅ , comparatively to FIG. 7, F ₆ , shows that the pH value influencing and thus the disturbance of the nitrogen balance result in a comparatively stronger inhibition of chlorophyll production, like the further courses of the graphs in FIG. F ₅ show.

Damit kann Substanz F als ein primärer Effektor des Stickstoffhaushaltes eingestuft werden.Thus, substance F can be classified as a primary effector of the nitrogen balance.

Vergleicht man die Aussagen der Fig. 2 bis 6 für die Substanzen A bis F miteinander, so wird deutlich, daß gleichzeitige pH-Wertmessungen, die nur eine von mehreren möglichen lonenumsatzanalysen darstellen, neben Wachstumsanalysen in einem Arbeitsgang sehr differenzierte Aussagen hinsichtlich der Hauptwirkung und Charakterisierung der Wirkspezifik von Effektoren und damit eine sehr differenzierte Selektion solcher Effektoren ermöglichen. .Comparing the statements of FIGS. 2 to 6 for the substances A to F, it becomes clear that simultaneous pH measurements, which represent only one of several possible ion conversion analyzes, in addition to growth analyzes in a single step very differentiated statements regarding the main effect and characterization the effect specific of effectors and thus a very differentiated selection of such effectors. ,

Claims

Invention claims:

1. Device for optical analysis and ion exchange analyzes in cell, cell or organism cultures, characterized in that a light carousel thermostat for growing suspension cultures is coupled with an analyzer, the optical analyzes and ion conversion analyzes in one operation in suspension cultures after the "in situ" Technology thereby allows that a pH measuring electrode or ion-selective electrode is laterally provided with two optical cables, which conduct light of defined and different wavelengths in the suspension culture, which is trapped after passing a test section in the suspension culture via phototransistors or optical fiber cable again and then registered.

2. Device according to item 1, characterized in that as a growing plant for suspension culture closed fermenters or any differently designed cultivation fermentors or plants are used.

3. Device according to item 1 and 2, characterized in that the optical analysis and optionally the ion exchange analyzes are carried out in a flow cell and the samples are transported by pump.

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