發(fā)酵尾氣分析儀在合成生物學應用中的關鍵作用

來源：發(fā)布時間：2025-05-20

· 監(jiān)測發(fā)酵過程：

· 反映菌體生長狀態(tài)：通過實時監(jiān)測尾氣中二氧化碳和氧氣的變化，可以了解菌體的生長情況,。例如,，在發(fā)酵初期，菌體快速生長,，攝氧率（OUR）會增加,，二氧化碳釋放率（CER）也會相應上升；在穩(wěn)定期,，OUR 和 CER 則會相對穩(wěn)定,。發(fā)酵尾氣分析儀能及時捕捉這些變化，幫助操作人員判斷菌體處于何種生長階段,。

· 檢測發(fā)酵異常：當發(fā)酵過程出現(xiàn)染菌,、營養(yǎng)物質缺乏或代謝異常等情況時，尾氣成分會發(fā)生改變,。如染菌時，可能會導致二氧化碳產量異常增加或氧氣消耗速率改變,，發(fā)酵尾氣分析儀可以及時發(fā)現(xiàn)這些異常,，以便操作人員采取相應措施，避免更大的損失,。

· 優(yōu)化發(fā)酵工藝：

· 確定參數(shù)：通過分析尾氣數(shù)據(jù)得到呼吸熵（RQ）等參數(shù),，能了解微生物的代謝途徑和對碳源、氮源等營養(yǎng)物質的利用情況,。根據(jù)這些信息,，可以優(yōu)化

培養(yǎng)基成分、通氣量,、攪拌速度等發(fā)酵參數(shù),，使微生物處于生長和代謝狀態(tài)，提高目標產物的產量,。例如,，當 RQ 值表明微生物碳源利用不足時，可以適當增加碳源的供應,。

· 指導補料策略：發(fā)酵尾氣分析儀實時監(jiān)測的數(shù)據(jù)可以作為補料的依據(jù),。比如，當發(fā)現(xiàn)二氧化碳釋放量降低,，可能意味著營養(yǎng)物質消耗殆盡,，需要及時補料，以維持微生物的生長和代謝,，保證發(fā)酵過程的持續(xù)穩(wěn)定,。

· 助力菌種篩選與改造：在合成生物學中，常常需要篩選和改造出高產、高效的優(yōu)良菌種,。發(fā)酵尾氣分析儀可以在菌種篩選過程中,，快速檢測不同菌種在發(fā)酵過程中的尾氣參數(shù)，從而評估它們的代謝能力和生產潛力,。對于經過基因改造的菌種,，也能通過監(jiān)測尾氣變化來驗證改造效果，了解其代謝特性的改變,，為進一步的菌種優(yōu)化提供方向,。

1. 反映發(fā)酵過程狀態(tài)：通過監(jiān)測尾氣中的CO?和O?濃度，可以了解微生物的代謝狀況和活性,，進而評估發(fā)酵過程的穩(wěn)定性和效率,。CO?是酒精發(fā)酵過程中的主要化學產物，也是細胞呼吸和分解代謝的終產物,；而O?對于需氧微生物的生長和代謝至關重要,。

2. 優(yōu)化工藝參數(shù)：實時監(jiān)測尾氣中的CO?和O?濃度，可以獲取發(fā)酵過程重要的呼吸代謝參數(shù),，如CO?釋放速率（CER）,、攝氧率（OUR）、呼吸商（RQ）等,。這些參數(shù)為操作人員提供了優(yōu)化工藝參數(shù)的依據(jù),，從而提高發(fā)酵效率。

3. 提高產品質量與產量：通過精確控制生物發(fā)酵過程中的關鍵參數(shù),，如氧氣和二氧化碳濃度,，發(fā)酵尾氣分析儀可以幫助操作人員優(yōu)化發(fā)酵條件，從而提高產品的質量與產量,。

4. 降低能耗與資源消耗：實時監(jiān)測發(fā)酵尾氣參數(shù),，可以及時發(fā)現(xiàn)能效問題，幫助操作人員調整工藝參數(shù),，降低能耗與資源消耗,，實現(xiàn)生物發(fā)酵行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

二,、發(fā)酵尾氣檢測的方法 1. 發(fā)酵尾氣分析儀：使用發(fā)酵尾氣分析儀,，如上FG010、FG021系列等,，這些儀器能夠在線監(jiān)測尾氣中的CO?,、O?、CH4,、H2S等氣體濃度,。這些儀器通常采用高精度、快速響應的傳感器，如CO? NDIR不分光紅外分析法和O?氧化鋯氧氣傳感器,，以確保測量結果的準確性和實時性,。

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