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發酵過程中活細胞濃度的測量
  • 發布日期:2014-09-19      瀏覽次數:3999
    • 發酵過程中,細胞濃度是一個非常重要的生理參數,不但可以計算比生長速率,底物消耗速率、生物量產率和維持系數等參數,還可以及時判斷是否有染菌等異常情況發生。目前測量細胞濃度的方法主要有化學法(DNA/RNA分析)和物理法(干重、光密度、呼吸商等)兩大類。一般來說,與物理法相比,化學法能較準確的測量有代謝活性的生物量,缺點是花費時間長,而利用物理法測量,無法區分處于懸浮狀態的顆粒和微生物,也無法分別活死細胞。

      實現在線活細胞濃度監測一直是發酵領域的熱門話題,僅些年來出現了不少的測量方法,依據的工作原理也是五花八門,其中代表性的有聲學,激光散色、熒光、核磁、量熱或電容。其中法國fogale公司的測量儀器,以電容法為工作原理,直接將傳感器安裝與發酵罐上,可承受121℃高溫滅菌,理論技術也比較成熟,是目前zui為理想的適合工業級別的在線活細胞傳感器。

      工作原理:

      電容傳感器采用活細胞的介電特性,實時連續測量活細胞的生物體積,可應用于實驗室桌面型的反應器或者是工業規模的大型反應器

      兩對對電極位于傳感器的頂部,一對用于在培養基中產生交變的電場,在電場范圍內,帶有完整細胞膜的細胞會在培養基中發生極化現象,發生極化的細胞可以認為是極小的電容,死細胞或者其他粒子沒有完整的細胞膜,所以不能形成電容型號。另一對電極用于檢測培養基中的介電信號,培養基中的介電信號和細胞的濃度是關聯的。

      細胞的極化率和電場的頻率純在函數關系,當頻率增加時,培養基中細胞的介電常數由低頻峰(zui大極化)降低到高頻峰(zui小極化)。這種隨頻率增加極化率降低的現象稱為β-散射。

      傳感器采用雙頻測量模式:培養基的基線在10MHz左右得到,細胞的信號在臨界頻率區域獲得,在曲線的拐點,(動物細胞和細菌在1MHz,酵母在2MHz)我們獲得了*的信號線性。

      應用:

      這項技術可廣泛應用于各種細胞培養,生物發酵過程。已被文獻證實可應用的細胞如下:

      動物細胞:CHO, BHK, MDCK, PERC6, NSO, HEK, Hela, Hybridoma, Vero

          菌:E.Coli, Bacillus Thuringensis, Salmonella, Streptomyces, Lactic Bacteria

          母:Pichia Pastoris, Saccharomyces Cervisiae, Polymorpha Hasenula

      昆蟲細胞:sf9, Hi-5

          菌:Absidia