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發酵尾氣分析儀在合成生物學應用中的關鍵作用
· 監測發酵過程：
· 反映菌體生長狀態：通過實時監測尾氣中二氧化碳和氧氣的變化，可以了解菌體的生長情況。例如，在發酵初期，菌體快速生長，攝氧率（OUR）會增加，二氧化碳釋放率（CER）也會相應上升；在穩定期，OUR 和 CER 則會相對穩定。發酵尾氣分析儀能及時捕捉這些變化，幫助操作人員判斷菌體處于何種生長階段。
· 檢測發酵異常：當發酵過程出現染菌、營養物質缺乏或代謝異常等情況時，尾氣成分會發生改變。如染菌時，可能會導致二氧化碳產量異常增加或氧氣消耗速率改變，發酵尾氣分析儀可以及時發現這些異常，以便操作人員采取相應措施，避免更大的損失。
· 優化發酵工藝：
· 確定參數：通過分析尾氣數據得到呼吸熵（RQ）等參數，能了解微生物的代謝途徑和對碳源、氮源等營養物質的利用情況。根據這些信息，可以優化
培養基成分、通氣量、攪拌速度等發酵參數，使微生物處于生長和代謝狀態，提高目標產物的產量。例如，當 RQ 值表明微生物碳源利用不足時，可以適當增加碳源的供應。
· 指導補料策略：發酵尾氣分析儀實時監測的數據可以作為補料的依據。比如，當發現二氧化碳釋放量降低，可能意味著營養物質消耗殆盡，需要及時補料，以維持微生物的生長和代謝，保證發酵過程的持續穩定。
· 助力菌種篩選與改造：在合成生物學中，常常需要篩選和改造出高產、高效的優良菌種。發酵尾氣分析儀可以在菌種篩選過程中，快速檢測不同菌種在發酵過程中的尾氣參數，從而評估它們的代謝能力和生產潛力。對于經過基因改造的菌種，也能通過監測尾氣變化來驗證改造效果，了解其代謝特性的改變，為進一步的菌種優化提供方向。
1. 反映發酵過程狀態：通過監測尾氣中的CO?和O?濃度，可以了解微生物的代謝狀況和活性，進而評估發酵過程的穩定性和效率。CO?是酒精發酵過程中的主要化學產物，也是細胞呼吸和分解代謝的終產物；而O?對于需氧微生物的生長和代謝至關重要。
2. 優化工藝參數：實時監測尾氣中的CO?和O?濃度，可以獲取發酵過程重要的呼吸代謝參數，如CO?釋放速率（CER）、攝氧率（OUR）、呼吸商（RQ）等。這些參數為操作人員提供了優化工藝參數的依據，從而提高發酵效率。
3. 提高產品質量與產量：通過精確控制生物發酵過程中的關鍵參數，如氧氣和二氧化碳濃度，發酵尾氣分析儀可以幫助操作人員優化發酵條件，從而提高產品的質量與產量。
4. 降低能耗與資源消耗：實時監測發酵尾氣參數，可以及時發現能效問題，幫助操作人員調整工藝參數，降低能耗與資源消耗，實現生物發酵行業的可持續發展。
二、發酵尾氣檢測的方法 1. 發酵尾氣分析儀：使用發酵尾氣分析儀，如上FG010、FG021系列等，這些儀器能夠在線監測尾氣中的CO?、O?、CH4、H2S等氣體濃度。這些儀器通常采用高精度、快速響應的傳感器，如CO? NDIR不分光紅外分析法和O?氧化鋯氧氣傳感器，以確保測量結果的準確性和實時性。
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