發(fā)酵工藝的效率高度依賴于過程條件的準確性，只 有在穩(wěn)定受控的條件下，微生物的繁殖和收獲才能達到 最佳。因而必須安裝一套成熟可靠的系統(tǒng)來采集生物反 應(yīng)器內(nèi)的信息。在這些信息當中最重要的參數(shù)就是 pH 和溶解氧，他們必須被精確地控制和記錄。

Endress+Hauser 提供最齊全的符合生命科學(xué)行業(yè) 標準的儀表。我們專注于GMP/GLP 要求，產(chǎn)品完全符 合行業(yè)規(guī)范，如 USP、ASME/BPE 等(材質(zhì)，內(nèi)外表面 粗糙度，過程連接等)。為此我們確保所提供的儀表， 能在最嚴苛的過程條件和滅菌環(huán)境下使用，且擁有法規(guī) 規(guī)定的所有文檔，這些對防止染菌，保證產(chǎn)品質(zhì)量至關(guān) 重要。我們使用開放的通信協(xié)議，可以無縫集成到所有 主要的DCS 和 AMS 系統(tǒng)中。

溶解氧(Dissolved Oxygen) 是好氧微生物生長及合成代謝產(chǎn)物所必需的，但這并不意味著溶解氧的濃 度愈高愈好，溶解氧濃度過高有時反而會抑制目標產(chǎn) 品的形成。研究發(fā)現(xiàn)，發(fā)酵需氧量主要與產(chǎn)物的合成 途徑有關(guān)。

案例

谷氨酸發(fā)酵過程中如果溶解氧濃度不足，會抑制谷 氨酸的積累，并在厭氧合成路徑下產(chǎn)生乳酸和琥鉑 酸 ;但是維生素 B12 的生產(chǎn)過程中卻需要采用前 期厭氧和后期好氧的方法。因此發(fā)酵過程溶解氧的 控制實質(zhì)是控制發(fā)酵的前、中、后段每一個時期的 溶解氧都能滿足合成路徑中優(yōu)勢菌種的氧氣需求， 控制溶解氧在合適的時機補料補糖，從而實現(xiàn)產(chǎn)物 的轉(zhuǎn)變。

因此，在線溶解氧測量不但對傳感器的衛(wèi)生型設(shè)計 和測量原理提出要求，更為顯著的需求是傳感器在 反應(yīng)器中必須能夠快速響應(yīng)，并且穩(wěn)定的反映發(fā)酵 液中的溶解氧濃度，盡可能不受充氣過程中氣泡和 攪拌帶來的影響。 以典型的好氧發(fā)酵為例 :

發(fā)酵前期

此為微生物對數(shù)生長期，菌體大量繁殖，菌體濃度 不斷上升，耗氧量不斷增加，溶解氧濃度明顯下降。 在對數(shù)生長期后，菌體耗氧量有所減少，溶解氧濃 度維持平穩(wěn)或小幅上升后，開始形成產(chǎn)物。

發(fā)酵中后期

菌體呼吸強度趨于平穩(wěn)，如不補料補糖或改變供氧 量，溶解氧濃度幾乎沒有變化。如果此時補充碳源 或者糖分時，發(fā)酵液對溶解氧的消耗量會產(chǎn)生變化， 應(yīng)隨補料時的菌齡、補料的種類和補料量，對溶解 氧的濃度和維持時間進行控制，以達到新的平衡， 不然會抑制目標產(chǎn)物的生成。

發(fā)酵后期

隨著菌體衰老、呼吸強度減弱和菌體的自溶，溶 解氧濃度逐漸小幅升高，直至發(fā)酵結(jié)束。MemosensCOS81D :專門為發(fā)酵過程研發(fā) 的熒光法溶解氧傳感器

更快的響應(yīng)速度
( t90 < 10 秒、t98 < 20 秒 )

更高的穩(wěn)定性

采用熒光淬滅法測量原理，相較傳統(tǒng)的電化學(xué)法 傳感器，不需要長時間的極化，沒有需要頻繁維 護更換的覆膜帽、陰極和電解液。傳感器浸入在 介質(zhì)中時，介質(zhì)和熒光層之間迅速建立氧分壓平 衡。傳感器光學(xué)部件向熒光層發(fā)出橙色光脈沖信 號，記號體激發(fā)深紅色熒光。

響應(yīng)信號的衰減時間和強度，與氧濃度和氧分壓 直接相關(guān)。內(nèi)置參比 LED 光源，對測量 LED 光源 老化進行補償，保證整個生產(chǎn)批次的測量值均可靠。

獨特的 C-shape 防氣泡聚集型熒光帽 COS81D的熒光帽包含熒光層、光學(xué)隔離層和保護層以及載板 :氧敏感分子(記號體)集成在光學(xué)活性層 (熒光層)中，針對不同的應(yīng)用工況有以下兩種截然不同的種類，防氣泡聚集的 C-shape 型熒光帽， 和防磨損的 U-shape 型熒光帽。