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溶氧曲線

更新時(shí)間：2023-01-09 瀏覽次數(shù)：1800

隨著生物技術(shù)的發(fā)展，越來(lái)越多的產(chǎn)品通過(guò)生物發(fā)酵和大規(guī)模細(xì)胞培養(yǎng)的方式得到，這也是生物行業(yè)的一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)，拋棄原有需要大量人力的操作，采用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，自動(dòng)化的方式去生產(chǎn)，這樣的變化具有減少操作的污染以及降本增效的好處，更好的是通過(guò)大規(guī)模培養(yǎng)得到產(chǎn)物的批次差異將會(huì)更小。

在使用發(fā)酵罐進(jìn)行微生物發(fā)酵和細(xì)胞反應(yīng)器進(jìn)行細(xì)胞的懸浮培養(yǎng)時(shí)，我們需要測(cè)定，觀察一些參數(shù)，從而得知反應(yīng)器內(nèi)微生物和細(xì)胞的生長(zhǎng)的狀態(tài)。

我們一般會(huì)測(cè)攪拌轉(zhuǎn)速，溶氧，Ph，溫度等等一些參數(shù)，在觀察反應(yīng)器是否正產(chǎn)平穩(wěn)運(yùn)行的時(shí)候，更直觀的方式是觀察各參數(shù)的曲線，今天我們講一下溶氧曲線，一起來(lái)看看溶氧曲線能告訴我們什么。

溶氧曲線是根據(jù)設(shè)備采集配備好的溶氧電極的數(shù)據(jù)生成的，溶氧電極又稱溶氧探頭，分為極譜式溶氧電極和光學(xué)溶氧電極兩種。

極譜式溶氧電極是由一個(gè)被選擇性薄膜封閉的充滿著電解液的腔室。里面是由金質(zhì)的陰極和銀質(zhì)的陽(yáng)極，在兩電極中間充斥著氯化jia電解液。

測(cè)量時(shí)電極間被施加 0.6-0.8V 電壓，這時(shí)進(jìn)入腔室內(nèi)的氧氣在陰極上被電離，在此過(guò)程中釋放出電子。這些電子在電解液中形成電流，而透過(guò)膜的氧量與水中溶解氧的量成正比，此時(shí)探頭檢測(cè)電流的強(qiáng)度。

根據(jù)法拉第定律：流過(guò)電極的電流和氧分壓成正比，在溫度不變的情況下電流和氧濃度之間呈線性關(guān)系。同時(shí)熱敏電阻檢測(cè)溶液溫度對(duì)鹽濃度進(jìn)行溫度補(bǔ)償。由于整個(gè)過(guò)程中電解質(zhì)參與反應(yīng)，因此需要隔段時(shí)間更換電解液。

光學(xué)溶氧電極采用的是熒光淬滅氧氣的原理來(lái)測(cè)量溶液中的氧含量。光學(xué)溶氧傳感器的產(chǎn)品設(shè)計(jì)是通過(guò)一個(gè)發(fā)光二極管來(lái)監(jiān)視傳感器的藍(lán)色LED，特定的發(fā)光體被藍(lán)光激發(fā)后發(fā)生冷光現(xiàn)象（熒光），帶有紅光過(guò)濾器的發(fā)光二極管用來(lái)測(cè)量冷光產(chǎn)生的紅光來(lái)判斷和計(jì)算氧分子的數(shù)量

光學(xué)電極的性能更好，靈敏度更高，并且免維護(hù)，這樣可以省卻很多準(zhǔn)備的時(shí)間，同時(shí)溶氧電極在使用時(shí)需要校準(zhǔn)，校準(zhǔn)采用兩點(diǎn)校準(zhǔn)的方法，楚怡生物反應(yīng)器采用的是漢密爾頓的光學(xué)溶氧電極，零點(diǎn)在電極出廠前就已經(jīng)固化，所以只需要校準(zhǔn)溶氧的值即可。

在校準(zhǔn)時(shí)，將電極接到設(shè)備主機(jī)上，放置于空氣中，待數(shù)值穩(wěn)定后，校準(zhǔn)點(diǎn)位即可，也可插入罐內(nèi)連續(xù)通入十五分鐘的空氣，待數(shù)值穩(wěn)定后，校準(zhǔn)。

那么，這個(gè)溶氧曲線能告訴我們什么呢？

01 設(shè)備的性能體現(xiàn)

在平常的操作中，大家都會(huì)提到一個(gè)溶氧曲線穩(wěn)定性的問(wèn)題，穩(wěn)定性就是曲線波動(dòng)程度的大小，反應(yīng)器設(shè)備的優(yōu)劣便在于參數(shù)控制是否穩(wěn)定，曲線越平穩(wěn)，控制就越穩(wěn)定，也就是說(shuō)這臺(tái)設(shè)備性能更加優(yōu)良。現(xiàn)在設(shè)備的控制采用PID的方式來(lái)控制，PID需要根據(jù)實(shí)際的培養(yǎng)情況來(lái)調(diào)節(jié)各個(gè)數(shù)值的大小。

02 培養(yǎng)環(huán)境的穩(wěn)定性

上面提到溶氧曲線的穩(wěn)定性越好，反應(yīng)了設(shè)備的性能，也反應(yīng)了反應(yīng)器中的培養(yǎng)環(huán)境的穩(wěn)定程度，當(dāng)曲線波動(dòng)程度小（基于設(shè)定值）的時(shí)候，微生物和細(xì)胞的生長(zhǎng)環(huán)境也越好。

03 培養(yǎng)進(jìn)度

溶氧曲線中另一個(gè)搭配的曲線是進(jìn)氣量或者供氧量曲線，溶氧曲線的每一次波動(dòng)都伴隨著進(jìn)氣和供氧，當(dāng)曲線的波動(dòng)次數(shù)越頻繁，說(shuō)明進(jìn)氣和供氧的次數(shù)就越多，這就反應(yīng)了罐內(nèi)的微生物或細(xì)胞正處于快速生長(zhǎng)，大量增殖的狀態(tài)。

04 批次間對(duì)比

溶氧曲線可以進(jìn)行批次間對(duì)比，在生產(chǎn)的兩個(gè)批次之后，可以在設(shè)備的主機(jī)上將兩批的溶氧曲線調(diào)取出來(lái)進(jìn)行比對(duì)，了解兩個(gè)批次之間的差異，以便改進(jìn)實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)和方向。

以上的一些都是我們可以從溶氧曲線中得到的信息，當(dāng)熟練之后，溶氧曲線就能更好的幫助我們?nèi)プ龊脤?shí)驗(yàn)以及生產(chǎn)。

廣州東銳科技有限公司代理楚怡生物公司的生物反應(yīng)器，其反應(yīng)器全面配備空氣、氧氣、二氧化碳、氮?dú)馑穆窔怏w，并且配備熱質(zhì)氣體質(zhì)量流量計(jì)和漢密爾頓光學(xué)溶氧電極，提高了溶氧控制的穩(wěn)定性和精準(zhǔn)度，從而實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)環(huán)境的穩(wěn)定性。

在系統(tǒng)的控制方面，溫度，溶氧，PH，攪拌能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)控制，可以實(shí)現(xiàn)溶氧與攪拌，氣體，流量多級(jí)關(guān)聯(lián)。只需簡(jiǎn)單的設(shè)置便可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。

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