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別為基礎(chǔ)、以生物活性材料為敏感元件與物理或化學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)換器檢測并轉(zhuǎn)換為可定量的信號輸出從而達到檢測被測底物濃度的目的。經(jīng)過長期的研制和開發(fā)研究，團隊新開發(fā)了一系列全自動、在線生物傳感器，可實現(xiàn)發(fā)酵過程無人值守關(guān)鍵生物參數(shù)的自動取樣測定及反饋補料調(diào)節(jié)。

二、主要特點

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)酵過程自動取樣、自動稀釋、自動測定于一體，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。

取樣測定周期小于10分鐘，生物傳感器測定重復精度在標樣濃度附近誤差小于3%。

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

三、具體參數(shù)

1） 測定周期短：取樣-測定周期小于2min，最小取樣間隔為10min；

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

3） 配備團隊新研發(fā)的融合酶酶膜，穩(wěn)定性好，連續(xù)取樣測定狀態(tài)下酶膜使用周期大于3個月，總樣品測定次數(shù)大于3000次；

4） 測定準確度高，平行性好，誤差小于2%；

5） 可配備陶瓷膜無菌取樣，無需擔心染菌問題；

可根據(jù)底物、產(chǎn)物濃度進行反饋補料調(diào)節(jié)，實現(xiàn)無人值守補料控制

四、應用案例

4.1實驗室中試工藝研發(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，尤其是可實現(xiàn)固定糖濃度的反饋控制補料。

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

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

設計了以葡萄糖濃度檢測結(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，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，自動反饋補料控制

在氨基酸***發(fā)酵過程中實現(xiàn)了葡萄糖的在線分析，控制葡萄糖濃度為4-6g/L。設計方案為10-30min取樣一次，根據(jù)葡萄糖濃度進行反饋補料調(diào)節(jié)，聯(lián)動pH調(diào)節(jié)，補加氨水，實現(xiàn)氨基酸***的轉(zhuǎn)化過程葡萄糖濃度的精準控制。