一、概述

構(gòu)建發(fā)酵過程在線生物傳感器，用傳感關(guān)鍵技術(shù)獲得最重要、最直接、最高效的過程生化量信息。生物傳感器是以生物分子識(shí)別為基礎(chǔ)、以生物活性材料為敏感元件與物理或化學(xué)換能器組成的生化信息分析技術(shù)。其工作原理是酶催化底物轉(zhuǎn)化成產(chǎn)物，產(chǎn)物被轉(zhuǎn)換器檢測(cè)并轉(zhuǎn)換為可定量的信號(hào)輸出從而達(dá)到檢測(cè)被測(cè)底物濃度的目的。經(jīng)過長(zhǎng)期的研制和開發(fā)研究，團(tuán)隊(duì)新開發(fā)了一系列全自動(dòng)、在線生物傳感器，可實(shí)現(xiàn)發(fā)酵過程無人值守關(guān)鍵生物參數(shù)的自動(dòng)取樣測(cè)定及反饋補(bǔ)料調(diào)節(jié)。

二、主要特點(diǎn)

SBA-66發(fā)酵在線分析系統(tǒng)是以固定化酶為關(guān)鍵元件的生物傳感在線分析儀器，集發(fā)酵過程自動(dòng)取樣、自動(dòng)稀釋、自動(dòng)測(cè)定于一體，并具有一路反饋控制功能。

系統(tǒng)具有三路生物傳感器分析。

取樣測(cè)定周期小于10分鐘，生物傳感器測(cè)定重復(fù)精度在標(biāo)樣濃度附近誤差小于3%。

可用于發(fā)酵過程自動(dòng)測(cè)定葡萄糖、乳酸、谷氨酸、乙醇、賴氨酸等指標(biāo)，并通過反饋控制底物葡萄糖的濃度。

三、具體參數(shù)

1） 測(cè)定周期短：取樣-測(cè)定周期小于2min，最小取樣間隔為10min；

2） 在線生物傳感器具備自動(dòng)稀釋功能，根據(jù)待測(cè)物濃度進(jìn)行自動(dòng)稀釋，可實(shí)現(xiàn)最大300g/L底物、產(chǎn)物濃度的在線測(cè)定（葡萄糖、乳酸、谷氨酸、甘油、乙醇等）；

3） 配備團(tuán)隊(duì)新研發(fā)的融合酶酶膜，穩(wěn)定性好，連續(xù)取樣測(cè)定狀態(tài)下酶膜使用周期大于3個(gè)月，總樣品測(cè)定次數(shù)大于3000次；

4） 測(cè)定準(zhǔn)確度高，平行性好，誤差小于2%；

5） 可配備陶瓷膜無菌取樣，無需擔(dān)心染菌問題；

可根據(jù)底物、產(chǎn)物濃度進(jìn)行反饋補(bǔ)料調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)無人值守補(bǔ)料控制

四、應(yīng)用案例

4.1實(shí)驗(yàn)室中試工藝研發(fā)

基于SBA-66在線發(fā)酵系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)從小試到放大過程的工藝開發(fā)、優(yōu)化，尤其是可實(shí)現(xiàn)固定糖濃度的反饋控制補(bǔ)料。

4.2試劑用酶**發(fā)酵過程在線分析，實(shí)現(xiàn)發(fā)酵過程無人值守

 在試劑用酶**發(fā)酵過程實(shí)現(xiàn)了葡萄糖的在線分析，利用在線檢測(cè)發(fā)酵生產(chǎn)過程的葡萄糖濃度，實(shí)現(xiàn)葡萄糖的反饋流加，顯著提升了發(fā)酵效率。通過連續(xù)在線檢測(cè)葡萄糖濃度，實(shí)現(xiàn)低濃度碳源發(fā)酵。

設(shè)計(jì)了以葡萄糖濃度檢測(cè)結(jié)果為依據(jù)的葡萄糖流加控制方案，以優(yōu)化發(fā)酵生產(chǎn)過程，通過葡萄糖濃度的在線檢測(cè)，增加葡萄糖的流加量，控制發(fā)酵生產(chǎn)過程發(fā)酵液中的葡萄糖含量在0.1~0.5g/L，保證流加的葡萄糖量足夠菌體的代謝需求。使得葡萄糖的補(bǔ)加流量控制在合理范圍。

4.3**氨基酸發(fā)酵過程在線分析，自動(dòng)反饋補(bǔ)料控制

在氨基酸***發(fā)酵過程中實(shí)現(xiàn)了葡萄糖的在線分析，控制葡萄糖濃度為4-6g/L。設(shè)計(jì)方案為10-30min取樣一次，根據(jù)葡萄糖濃度進(jìn)行反饋補(bǔ)料調(diào)節(jié)，聯(lián)動(dòng)pH調(diào)節(jié)，補(bǔ)加氨水，實(shí)現(xiàn)氨基酸***的轉(zhuǎn)化過程葡萄糖濃度的精準(zhǔn)控制。