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發(fā)酵過程中活細(xì)胞濃度的測(cè)量
點(diǎn)擊次數(shù)：4554 發(fā)布時(shí)間：2014-9-19
發(fā)酵過程中，細(xì)胞濃度是一個(gè)非常重要的生理參數(shù)，不但可以計(jì)算比生長(zhǎng)速率，底物消耗速率、生物量產(chǎn)率和維持系數(shù)等參數(shù)，還可以及時(shí)判斷是否有染菌等異常情況發(fā)生。目前測(cè)量細(xì)胞濃度的方法主要有化學(xué)法（DNA/RNA分析）和物理法（干重、光密度、呼吸商等）兩大類。一般來說，與物理法相比，化學(xué)法能較準(zhǔn)確的測(cè)量有代謝活性的生物量，缺點(diǎn)是花費(fèi)時(shí)間長(zhǎng)，而利用物理法測(cè)量，無法區(qū)分處于懸浮狀態(tài)的顆粒和微生物，也無法分別活死細(xì)胞。
實(shí)現(xiàn)在線活細(xì)胞濃度監(jiān)測(cè)一直是發(fā)酵領(lǐng)域的熱門話題，僅些年來出現(xiàn)了不少的測(cè)量方法，依據(jù)的工作原理也是五花八門，其中代表性的有聲學(xué)，激光散色、熒光、核磁、量熱或電容。其中法國(guó)fogale公司的測(cè)量?jī)x器，以電容法為工作原理，直接將傳感器安裝與發(fā)酵罐上，可承受121℃高溫滅菌，理論技術(shù)也比較成熟，是目前zui為理想的適合工業(yè)級(jí)別的在線活細(xì)胞傳感器。
工作原理：
電容傳感器采用活細(xì)胞的介電特性，實(shí)時(shí)連續(xù)測(cè)量活細(xì)胞的生物體積，可應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)室桌面型的反應(yīng)器或者是工業(yè)規(guī)模的大型反應(yīng)器
兩對(duì)對(duì)電極位于傳感器的頂部，一對(duì)用于在培養(yǎng)基中產(chǎn)生交變的電場(chǎng)，在電場(chǎng)范圍內(nèi)，帶有完整細(xì)胞膜的細(xì)胞會(huì)在培養(yǎng)基中發(fā)生極化現(xiàn)象，發(fā)生極化的細(xì)胞可以認(rèn)為是極小的電容，死細(xì)胞或者其他粒子沒有完整的細(xì)胞膜，所以不能形成電容型號(hào)。另一對(duì)電極用于檢測(cè)培養(yǎng)基中的介電信號(hào)，培養(yǎng)基中的介電信號(hào)和細(xì)胞的濃度是關(guān)聯(lián)的。
細(xì)胞的極化率和電場(chǎng)的頻率純?cè)诤瘮?shù)關(guān)系，當(dāng)頻率增加時(shí)，培養(yǎng)基中細(xì)胞的介電常數(shù)由低頻峰（zui大極化）降低到高頻峰（zui小極化）。這種隨頻率增加極化率降低的現(xiàn)象稱為β-散射。
傳感器采用雙頻測(cè)量模式：培養(yǎng)基的基線在10MHz左右得到，細(xì)胞的信號(hào)在臨界頻率區(qū)域獲得，在曲線的拐點(diǎn)，（動(dòng)物細(xì)胞和細(xì)菌在1MHz，酵母在2MHz）我們獲得了*的信號(hào)線性。
應(yīng)用：
這項(xiàng)技術(shù)可廣泛應(yīng)用于各種細(xì)胞培養(yǎng)，生物發(fā)酵過程。已被文獻(xiàn)證實(shí)可應(yīng)用的細(xì)胞如下：
動(dòng)物細(xì)胞：CHO, BHK, MDCK, PERC6, NSO, HEK, Hela, Hybridoma, Vero
細(xì) 菌：E.Coli, Bacillus Thuringensis, Salmonella, Streptomyces, Lactic Bacteria
酵 母：Pichia Pastoris, Saccharomyces Cervisiae, Polymorpha Hasenula
昆蟲細(xì)胞：sf9, Hi-5
真 菌：Absidia