走进实验室：「生物反应器」的参数秘密
时间：2024.01.22
在实验室设备中 ，生物反应器是一款无论是性能照旧应用规模都较为全面的仪器设备 ，关于科研人员的实验都大有助益。但想要利用得力助手来资助实验生产 ，首先就要对你的“助手”有深入全面的了解 ，掌握它在生化反应时各数值的变革信息。
一、检测的参数类型
物理参数包括温度、罐压、液位、通气流量、搅拌转速等等 ，化学、生物参数通常涉及pH、DO、溶解CO2浓度、目标产品浓度 ，以及细胞浓度等。
二、检测仪器及原理
生物反应器关于各参数的检测分为在线检测（On-line）和离线检测（Off-line） ，在线主要是利用种种传感器直接在反应器中测得 ，而离线则是需要从反应器中取样 ，再用其他检测仪器或要领来进行丈量。综合考虑 ，在线检测是首选途径。
1.物理参数
从物理角度来看 ，生物反应器中较为常见的参数是温度、搅拌转速和通气流量。
温度的监测关于生物反应的控制至关重要。常见的温度检测要领包括水银玻璃温度计、热电偶、热敏电阻和热电阻温度计等。通�；峤幽扇鹊缱枥醇觳庀低持械奈露�。热电阻利用金属导体或半导体的电阻随温度的变革而变革的原理 ，通过丈量电阻值的变革来确定温度。目前普遍使用的热电阻是铂电阻和铜电阻 ，其中铂电阻精度高、稳定性好且性能可靠；铜电阻凌驾100 ℃时易被氧化。
2.化学参数
从化学角度来看 ，作为生物反应器要害参数之一 ，pH的变革会直接影响到生物历程的进行。pH检测要领主要包括化学剖析法、试纸法和电极电位法 ， 而为包管精准测定 ，通常接纳电极电位法。
基于电极法原理而组成的丈量装置就是实验室和工业上所使用的pH计 ，它是由发送器（电极）与丈量仪器（电位差或高阻转换器等）所组成。发送器所测得的信号就是指示电极、参比电极和被测溶液形成的原电池的电动势 ，通过丈量即可盘算出被测溶液的pH。
另一要害参数就是DO ，也就是我们常说的溶解氧。DO关于生物反应器的有效事情至关重要 ，DO过低会影响细胞生长以及营养吸收 ，严重会导致实验失败。关于DO的检测一般有碘量法、极谱法和LDO法。
碘量法的办法较为庞大 ，且检测时间也相比照较长。如遇到情况庞大的含有大宗藻类的液体 ，水中氧气因光相助用而增加饱和 ，丈量历程困难 ，结果也不敷精准 ，因此此种要领比较少见。LDO法测定迅速便捷 ，但仪器价格高�？悸歉鞣揭蛩� ，极谱法的使用较广。极谱法使用的DO电极 ，其原理是在两极之间施加恒定电压 ，电子从阴极流向阳极 ，爆发扩散电流；在一定温度下 ，扩散电流与溶解氧浓度成正比；在差别的DO浓度下 ，电流强度也差别 ，仪器自动将电流表读数转换成溶解氧浓度 ，最终盘算得出DO值。但由于电解质加入了反应 ，电极的膜极易爆发污垢 ，为了避免电解液被污染影响丈量精度 ，需要按期更换电解液。（更换电解液的要领可参考往期文章。）
3.生物参数
从生物角度来看 ，细胞浓度作为一个重要的状态参数 ，如果失控将会严重影响产品的合成。普通的离线检测要领有细胞干重法、显微镜计数法等 ，在线检测要领最常用的是浊度法间接检测 ，其他另有荧光法、黏度、阻抗和产热等间接检测要领。以浊度法为例 ，浊度巨细由溶液中含有的微量不溶性悬浮物质、胶体物质的几多决定 ，在培养历程中检测培养基的浊度 ，能实时反应低浓度单细胞的生长状况。
另一要害参数就是DO ，也就是我们常说的溶解氧。DO关于生物反应器的有效事情至关重要 ，DO过低会影响细胞生长以及营养吸收 ，严重会导致实验失败。关于DO的检测一般有碘量法、极谱法和LDO法。
碘量法的办法较为庞大 ，且检测时间也相比照较长。如遇到情况庞大的含有大宗藻类的液体 ，水中氧气因光相助用而增加饱和 ，丈量历程困难 ，结果也不敷精准 ，因此此种要领比较少见。LDO法测定迅速便捷 ，但仪器价格高�？悸歉鞣揭蛩� ，极谱法的使用较广。极谱法使用的DO电极 ，其原理是在两极之间施加恒定电压 ，电子从阴极流向阳极 ，爆发扩散电流；在一定温度下 ，扩散电流与溶解氧浓度成正比；在差别的DO浓度下 ，电流强度也差别 ，仪器自动将电流表读数转换成溶解氧浓度 ，最终盘算得出DO值。但由于电解质加入了反应 ，电极的膜极易爆发污垢 ，为了避免电解液被污染影响丈量精度 ，需要按期更换电解液。（更换电解液的要领可参考往期文章。）
3.生物参数
从生物角度来看 ，细胞浓度作为一个重要的状态参数 ，如果失控将会严重影响产品的合成。普通的离线检测要领有细胞干重法、显微镜计数法等 ，在线检测要领最常用的是浊度法间接检测 ，其他另有荧光法、黏度、阻抗和产热等间接检测要领。以浊度法为例 ，浊度巨细由溶液中含有的微量不溶性悬浮物质、胶体物质的几多决定 ，在培养历程中检测培养基的浊度 ，能实时反应低浓度单细胞的生长状况。
种种要领和仪器的应用使得我们能够准确地获得参数的信息 ，从而优化生物反应器的操作 ，提高产品的产量和质量。在未来的生物工程领域 ，随着科技的进步和仪器的不绝立异 ，我们相信生物反应器的参数检测技术将会获得越发精确和高效的生长。这将为生物历程的控制和优化提供更多的可能性 ，增进生物技术的应用和生长 ，为人类的生活带来更多的福祉。
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