發(fā)酵過(guò)程pH控制

氧化葡萄糖酸桿菌生產(chǎn)2-KLG的培養(yǎng)過(guò)程中，使用天木生物Tmax Bio-5L發(fā)酵罐進(jìn)行，以驗(yàn)證其pH控制的穩(wěn)定性。

不調(diào)控pH時(shí)，在前4小時(shí)內(nèi)pH急劇下降，變化迅速，不利于后續(xù)發(fā)酵的進(jìn)行，當(dāng)pH趨近于穩(wěn)定時(shí)，溶氧逐漸升高菌株生長(zhǎng)受到明顯抑制。

實(shí)際發(fā)酵過(guò)程中需要將pH控制在5.5，Tmax Bio-5L發(fā)酵罐的pH控制系統(tǒng)通過(guò)高精度的補(bǔ)料泵以及高靈敏度的pH電極可以將pH穩(wěn)定的控制在5.5±0.05范圍內(nèi)，從而確保菌株始終在最適pH范圍內(nèi)進(jìn)行產(chǎn)物的生產(chǎn)活動(dòng)。

自動(dòng)留樣

為解決人工取樣繁瑣耗時(shí)耗力的問(wèn)題，該實(shí)驗(yàn)過(guò)程中通過(guò)全自動(dòng)取樣器(ASI)進(jìn)行自動(dòng)取樣(每小時(shí)取樣一次)，并進(jìn)行4℃低溫保存。

ASI可對(duì)接各種規(guī)格生物反應(yīng)器，實(shí)現(xiàn)樣品的自動(dòng)取樣、冷藏留樣，并且對(duì)接反應(yīng)器數(shù)量、取樣體積、取樣頻率等參數(shù)可靈活設(shè)置，另外ASI配置高精度進(jìn)口重量傳感器，可精確定量留樣，解決傳統(tǒng)取樣方式中因發(fā)酵液狀態(tài)變化(如氣泡含量較高等)引起的取樣量不準(zhǔn)等問(wèn)題。

近紅外離線檢測(cè)

ASI可以加裝近紅外檢測(cè)模塊，在樣品進(jìn)入留樣管之前進(jìn)行定量分析以便快速知曉當(dāng)前發(fā)酵過(guò)程中的關(guān)鍵指標(biāo)數(shù)據(jù)。同時(shí)伴隨著樣品的留樣，在實(shí)驗(yàn)室傳統(tǒng)方法的定量檢測(cè)后可以進(jìn)行同近紅外定量分析結(jié)果的比對(duì)以及對(duì)近紅外分析模型的完善。

本實(shí)驗(yàn)基于前期近紅外光譜分析法建立的OD和2-KLG檢測(cè)模型，在ASI留樣的過(guò)程中進(jìn)行光譜分析檢測(cè)，其預(yù)測(cè)結(jié)果和實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)結(jié)果對(duì)比如下：

OD

其中，OD模型的預(yù)測(cè)相關(guān)性為0.87，誤差分布集中在±0.6以?xún)?nèi)，對(duì)判斷菌株的生長(zhǎng)狀態(tài)具有較高的參考價(jià)值。

2-KLG

其中，2-KLG模型的預(yù)測(cè)相關(guān)性為0.97，誤差分布集中在±3以?xún)?nèi)，對(duì)判斷產(chǎn)物的生成具有較高的參考價(jià)值，使描繪產(chǎn)物生成的動(dòng)態(tài)變化曲線具有可行性。

總結(jié)

在本次實(shí)驗(yàn)中，首先通過(guò)Tmax Bio 5L發(fā)酵罐對(duì)發(fā)酵過(guò)程中的pH精準(zhǔn)控制，確保菌株始終在最佳生產(chǎn)狀態(tài)，通過(guò)ASI的精準(zhǔn)留樣方便于后續(xù)檢測(cè)需求，降低了人工取樣的繁瑣工作量，同時(shí)利用近紅外檢測(cè)模塊對(duì)所留樣品進(jìn)行關(guān)鍵指標(biāo)分析檢測(cè)，描繪出發(fā)酵過(guò)程變化曲線，便于發(fā)酵過(guò)程關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的分析、判斷及優(yōu)化。