1、在線菌體濃度檢測在生物量培養過程中的應用姚輝璐姚輝璐 南寧市安勝達科技有限公司南寧市安勝達科技有限公司2011年年6月月菌體濃度檢測的意義 隨著微生物在生產上大規模的利用，出現了發酵工業。微生物的生長包括四個生長期:延遲期、指數期、穩定期、衰亡期。在發酵過程中必須清楚處于哪個時期，才能對發酵進行更好的控制，所以在發酵生產和研究中基本都要繪制生長曲線。目前一般都采用離線測量后繪制，尋找一種可靠的價格可以接受的自動化測量儀器，一直是發酵界的目標。發酵過程在線監測與控制的任務 發酵過程控制應包含兩個控制：一是如何改變細胞的遺傳組成和細胞的代射生理特性，即所謂細胞的“內部控制”，如高產菌株的篩選或構建

2、;另一是“外部控制”，即對包括營養成份、細胞體及代謝產物在內的細胞生長和產物形成的物理和化學條件的控制，達到過程最優化，其表現在生產上，就是過程放大和優化。過程控制己在化工、機械和電子等領域內得到了廣泛應用，但由于發酵過程中的反應體系十分復雜，造成了發酵工業中的過程優化控制和放大仍遠遠落后于其他工業。生物量濃度在線測量的現狀 常用的菌體濃度（生物量）的檢測方法： a、光密度OD d、相干檢測技術：電極電容傳感器，主要作用是把生物量參數信號（菌體細胞濃度）轉換為電容量信號，其依據是：在一定測量頻率下，生物發酵液的介電常數增量是菌體細胞濃度的函數。而發酵液中介電常數增量可以通過測量電容的變化來確定

3、，經過標定后最終用來指示菌體細胞濃度。光學法主要原理 比爾朗伯定律數學表達式 A=lg(1/T)=Kbc A為吸光度,T為透射比,是透射光強度比入射光強度 c為吸光物質的濃度， b為吸收層厚度 物理意義是當一束平行單色光垂直通過某一均勻非散射的吸光物質時,與其吸光度A與吸光物質的濃度c及吸收層厚度b成正比. 測量原理樣品：含顆粒的液體光源OD 測量生物量濃度在線檢測儀安勝達產品特點（一）1.可高壓高溫蒸汽滅菌;2.實時測量和記錄所有的生長情況，監控細胞培養液中的細胞密度，不用人工取樣，能杜絕取樣過程的污染風險，降低高強度的實驗室分析需求(可以避免人為錯誤出現);3.可以達到一秒一個數據，取樣頻

4、率高，可以更精確的觀察到細胞生長拐點的出現，在生產中可以節約更多的能源和時間；4.即插即用，使用、操作和維護相當快捷；安勝達產品特點（二）4.過程控制可通過計算機讀取數據和顯示處理數據5.在機器的顯示屏上可以顯示測試總的時間，還可以繪出OD曲線，變化過程一目了然；6.可同時測量和記錄溫度；7.可根據客戶需要定制需要的波長；8.提供485和420ma輸出，方便結合到現有的控制系統中；安勝達產品特點（三）9.探頭保存溫度：-25 to 125；10.探頭工作溫度：-10 to 10011.測量范圍：OD：06，5擋，自動換擋；儀器面板程序界面方便的集成到現有的系統中實驗情況與發酵罐連接發酵過程中可

5、能對測量影響的因素 1、氣泡 2、攪拌 3、加料測量過程中氣泡影響的消除 在發酵過程中，存在著鼓氣、發酵產生各種氣體等各種復雜的情況，氣泡對基于光密度的OD測量影響是較大的，如何去除這個影響，一直是困擾在基于OD的生物量測量的一個比較重要的問題。一般在手工測量的情況下，是等氣泡消除后再測量，但是對于在線檢測，是沒有辦法和不可能這樣做的，必須使用合適的方法來盡可能的消除這一類的影響，我們采用了軟件濾波的方法，對于有可能是氣泡等引起的數據激烈變化的數據去掉，這樣實踐證明效果還是蠻好的，以下兩張圖可以說明問題：氣泡影響的消除攪拌的影響 經過我們不同發酵介質和多次的實驗表明，攪拌速度的變化，對測量結果

6、基本沒有太大的影響。加料一些典型應用 一、在培養瓶中的應用 二、糖蜜發酵酒精中的應用 三、木薯淀粉發酵L乳酸 四、藻類培養在搖床中的應用-酵母利用葡萄糖培養基發酵的酒精三種方法的比較三種方法的比較 所對應的細胞計數和手工OD值得數據對比：糖蜜發酵酒精 在利用糖蜜發酵酒精過程中，利用1020度的糖蜜，如果不稀釋的話，用一般的分光光度計是無法測量的。利用我們的系統可以很好的把生物量濃度測量出來，而且和細胞計數很好的對應起來：糖蜜樣本糖蜜樣本糖蜜發酵酒精的應用平滑后曲線發酵后取出的探頭 L乳酸發酵過程中的測量 測試的對象：培養基，30%的木薯粗淀粉，如圖:應用案例應用案例（三）（三）L乳酸發酵過程中的測量 用在線測試系統測出的od曲線：藻類培養中的應用 在藻類培養中的應用小結 我們開發的基于嵌入式系統的生物量濃度檢測系統，成功的應用在多個方面，實踐證明我們開發的系統是穩定的，功能是完善的，可以滿足發酵工業或其他生物培養的生物量濃度在線檢測需要。 在線旋光儀 旋光儀是測定物質旋光度的儀器。通過對樣品旋光度的測量，可以分析確定物質的濃度、含量及純度等。廣泛應用于制藥、藥檢、制糖、食品、化驗分析或過程質量控制。安勝達在線旋光儀特點 1、可檢測