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文丨Lisa
编丨Lisa
如何评价发酵是否精准呢?可以参考以下几个指标。
第一个层次:精准控制过程参数
例如精准控制温度:温度是影响发酵过程的关键因素之一。不同的发酵菌种、不同的发酵阶段都有其适宜的温度范围。例如,酵母菌在25℃-30℃左右发酵效果较好,温度过高会使酵母失活,温度过低则会使发酵速度变慢。
在工业发酵中,通常会使用温度传感器和自动控温设备,将发酵温度精确控制在设定的范围内,一般要求温度的控制精度在±0.5℃甚至更高,以确保发酵的稳定性和一致性。
再比如精准控制溶解氧浓度:对于好氧发酵,溶解氧的供应至关重要。溶解氧浓度不足会限制微生物的生长和代谢,而过高的溶解氧浓度可能会导致氧化损伤。
可以通过通气量、搅拌速度等方式来调节溶解氧浓度,使用溶解氧传感器实时监测,并将其控制在适宜的范围内。例如,在某些微生物发酵过程中,溶解氧浓度需要控制在 20%-30%饱和度左右。
第二次层次:精准监测微生物生长状态
例如精准控制菌体浓度:菌体浓度反映了微生物的生长情况,可以通过光密度法、干重法、细胞计数法等方法进行测量。在发酵过程中,需要定期监测菌体浓度的变化,以了解微生物的生长阶段和生长速度。
例如,在发酵初期,菌体浓度会逐渐增加,当达到一定浓度后,可能会进入稳定期或衰退期。根据菌体浓度的变化,可以及时调整发酵条件,确保微生物的生长和代谢处于最佳状态。
再比如精准控制代谢产物浓度:发酵的目的是生产特定的代谢产物,因此需要对代谢产物的浓度进行监测。可以使用色谱法、光谱法、酶法等分析方法,对代谢产物进行定性和定量分析。
根据代谢产物的生成速度和浓度变化,可以判断发酵过程是否正常,以及是否需要调整发酵条件。例如,在抗生素发酵过程中,需要密切监测抗生素的产量和纯度,以确保产品质量。
第三个层次:精准控制发酵过程
例如精准判断出发酵的终点:准确判断发酵的终点非常重要,过早结束发酵可能会导致产物产量不足,而过晚结束发酵则可能会影响产品的质量和稳定性。
可以通过多种方法来判断发酵的终点,如 pH 值的变化、产物浓度的增加、气体产生量的减少等。例如,在啤酒发酵过程中,当发酵液的 pH 值稳定在一定范围内,酒精浓度达到设定值,并且气体产生量很少时,就可以判断发酵已经结束。
第四个层次:精准把控发酵产品质量
例如精准控制产品的纯度:对于发酵生产的产品,需要检测其纯度是否符合要求。例如,在生物制药领域,发酵生产的蛋白质药物需要进行纯度检测,以确保药物的安全性和有效性。
纯度的检测可以使用高效液相色谱法、电泳法等方法,对产品中的杂质含量进行分析。
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