[实用新型]需氧发酵过程控制微生物代谢节律的装置

说明书

本实用新型涉及需氧发酵过程控制微生物代谢节律的装置。具体地说，它涉及可以直接监测需氧生化反应的动态变量并自动控制节律代谢状态的装置。

欧洲专利EP0661380A2“需氧微生物培养的方法和设备”所介绍的现有技术包括方法和设备，其方法是开发一种在线测量Fed-Batch培养过程中发酵液里的菌体浓度、碳源浓度和产物浓度以及氨离子浓度的方法，根据这些测量值去计算流加速率。控制发酵液的碳源浓度和氨离子浓度。实施这个方法的设备包括一台近红外分光光度计和与此仪器相接的计算机以及与计算机相接的控制部件包括温度、PH、碳源、罐压和通风。计算机及其控制部件组成一个在线系统。每10分钟自动取一次发酵液由近红外分光光度计进行在线分析。在线分析的方法根据校正曲线所提供的经验数据计算：碳源浓度＝32.36+0.900×1295.2×(F[2270]-1019.0×F[2180]

      -165.7×F[1982]+848.3×F[2100])谷氨酸浓度＝-4.064+1.079×(-383.2×F[2190]+1233.0×F[2139]

      +122.9×F[1982]-998.5×F[2100])菌体浓度＝-1.570+0.321×(-100.1×F[2348]+71.18×F[2208]

      +53.83×F[1445])氨离子浓度＝-2.817+0.856×(-846.5×F[1818]+878.6×F[1778]

      -15.8×F[2100])根据在线分析的结果确定流加速率，以流加碳源为例：1.当分析结果＞SV+0.2流加速率＝0.8×C源消耗速率2.SV+0.2≥分析结果＞SV+0.1流加速率＝0.9×C3.分析结果＝SV流加速率＝1×C4.SV-0.1＞分析结果≥SV-0.2流加速率＝1.1×C5.SV-0.2＞分析结果流加速率＝1.2×C碳源消耗速率C是指十分

钟前与十分钟时的碳浓度差与时间之比现有技术有以下不足之处：1.现有技术忽略了需氧微生物培养的最重要条件之一是氧的供给。事实上菌体的需氧情况在发酵前期、中期和后期是不相同的，通风量不合适会直接影响菌体的生长，因此现有技术认为pH、罐压和通风量是基本维持在一定值而没有通过监测菌体浓度去指导这些操作，这是整个培养方法中的最大不足之处。2.现有技术所谓的监测实际是计算机控制下每10分钟取样一次代替了人工每1小时取样一次，再用近红外分光光度计代替人工生化分析。从取样到分析，中间存在很复杂的操作环节，现有技术未作介绍，按照生化分析的常规要求每一个样品须做三次平行，二次重复，其结果才可信，而每次取的样如果是放在同一容器内，则容器先须用取的样品二次清洗，第三次充满容器才能用来分析，如果这些操作都是在远红外分析仪里被自动执行则有2种可能的结果：①因样品的纯度不够造成测量误差使每10分钟间的控制失误；②在线检测的最短时间间隔大于10分钟甚至接近1小时，与离线分析效果差不多。3.现有技术是用近红外分光光度计作为检测手段，在线测定菌体浓度、碳源浓度、产物浓度和氨基浓度。事实上，其中只有菌体浓度尚能连续被测，因为菌体的浓度对光的吸收较为明显，而其它三种浓度由于溶液对光的通透性会因为培养基原材料批次差别造成的色泽改变，引起测量误差。现有技术的检测手段并不先进，国内技术一般用721远红外分光光度计分析菌体浓度和碳源浓度(3，5二硝基水杨酸法)而产酸浓度用(酶膜技术)仪器测定。4.现有技术介绍的用近红外光光度计测出的菌体浓度实际上不能反映发酵液中菌体的活性，因为分光光度计检测的是菌体的浊度，其中包括相当数目微生物菌代谢后的死体，所以现有设备不能真正监督和控制培养过程中的微生物生长情况。