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發(fā)酵過程中活細胞濃度的測量
點擊次數：4244 發(fā)布時間：2014-9-19
發(fā)酵過程中，細胞濃度是一個非常重要的生理參數，不但可以計算比生長速率，底物消耗速率、生物量產率和維持系數等參數，還可以及時判斷是否有染菌等異常情況發(fā)生。目前測量細胞濃度的方法主要有化學法（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，化學法能較準確的測量有代謝活性的生物量，缺點是花費時間長，而利用物理法測量，無法區(qū)分處于懸浮狀態(tài)的顆粒和微生物，也無法分別活死細胞。
實現在線活細胞濃度監(jiān)測一直是發(fā)酵領域的熱門話題，僅些年來出現了不少的測量方法，依據的工作原理也是五花八門，其中代表性的有聲學，激光散色、熒光、核磁、量熱或電容。其中法國fogale公司的測量儀器，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，理論技術也比較成熟，是目前zui為理想的適合工業(yè)級別的在線活細胞傳感器。
工作原理：
電容傳感器采用活細胞的介電特性，實時連續(xù)測量活細胞的生物體積，可應用于實驗室桌面型的反應器或者是工業(yè)規(guī)模的大型反應器
兩對對電極位于傳感器的頂部，一對用于在培養(yǎng)基中產生交變的電場，在電場范圍內，帶有完整細胞膜的細胞會在培養(yǎng)基中發(fā)生極化現象，發(fā)生極化的細胞可以認為是極小的電容，死細胞或者其他粒子沒有完整的細胞膜，所以不能形成電容型號。另一對電極用于檢測培養(yǎng)基中的介電信號，培養(yǎng)基中的介電信號和細胞的濃度是關聯的。
細胞的極化率和電場的頻率純在函數關系，當頻率增加時，培養(yǎng)基中細胞的介電常數由低頻峰（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象稱為β-散射。
傳感器采用雙頻測量模式：培養(yǎng)基的基線在10MHz左右得到，細胞的信號在臨界頻率區(qū)域獲得，在曲線的拐點，（動物細胞和細菌在1MHz，酵母在2MHz）我們獲得了*的信號線性。
應用：
這項技術可廣泛應用于各種細胞培養(yǎng)，生物發(fā)酵過程。已被文獻證實可應用的細胞如下：
動物細胞：CHO, BHK, MDCK, PERC6, NSO, HEK, Hela, Hybridoma, Vero
細 菌：E.Coli, Bacillus Thuringensis, Salmonella, Streptomyces, Lactic Bacteria
酵 母：Pichia Pastoris, Saccharomyces Cervisiae, Polymorpha Hasenula
昆蟲細胞：sf9, Hi-5
真 菌：Absidia