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活细胞浓度在线分析仪突破传统测量的局限性

发布日期:2022-07-28      浏览次数:53
  在发酵过程中,活细胞浓度是一个非常重要的生理参数。不仅可以计算出比生长率、底物消耗率、生物质产率、维持系数等参数,还能及时判断是否存在污染菌等异常情况。目前测定细胞浓度的方法主要有化学法(dna/rna分析)和物理法(干重、光密度、呼吸商等)。一般来说,与物理方法相比,化学方法可以更准确地测量具有代谢活性的生物量,但缺点是耗时较长。用物理方法,无法区分悬浮颗粒和微生物,也无法分别活细胞和死细胞。
  
 

活细胞浓度
 

 

  活细胞浓度的测量在发酵过程中起着非常重要的作用。通过它,我们可以了解生物反应器中细菌或细胞的生长状态,以及一些描述细菌或细胞生长或生产能力的间接参数,如比产率、比底物消耗率、细胞代谢流平衡。然而,由于活细胞浓度传感技术的困难,传统的测量方法仍采用人工取样进行测量,操作复杂,滞后时间长。特别是在解决介质颗粒、微载体、丝状菌浓度检测等问题上存在局限性。
  
  活细胞浓度在线分析仪解决了微生物发酵和动植物培养过程中实时在线生物量检测的问题。电容式传感器利用活细胞的介电特性,实时连续测量活细胞的生物体积,可应用于实验室台式反应器或大型工业反应器。两对电极位于传感器的顶部,一对用于在培养基中产生交变电场。在电场范围内,具有完整细胞膜的细胞在培养基中会发生极化。极化电池可以被认为是非常小的电容器。死细胞或其他颗粒没有完整的细胞膜,因此不能形成电容器模型。另一对电极用于检测介质中的介电信号,该信号与细胞浓度有关。
  
  细胞的极化和电场的频率纯粹是功能性的。当频率增加时,介质中细胞的介电常数由低频峰值降低到高频峰值。这种极化率随频率增加而降低的现象称为β-散射。传感器采用双频测量模式:培养基的基线在10MHz左右,在临界频率区获得细胞的信号,在曲线拐点处(动物细胞和细菌在1MHz,酵母是在2MHz),我们获得信号线性度。

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