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发酵尾气分析仪在合成生物学应用中的关键作用
· 监测发酵过程：
· 反映菌体生长状态：通过实时监测尾气中二氧化碳和氧气的变化，可以了解菌体的生长情况。例如，在发酵初期，菌体快速生长，摄氧率（OUR）会增加，二氧化碳释放率（CER）也会相应上升；在稳定期，OUR 和 CER 则会相对稳定。发酵尾气分析仪能及时捕捉这些变化，帮助操作人员判断菌体处于何种生长阶段。
· 检测发酵异常：当发酵过程出现染菌、营养物质缺乏或代谢异常等情况时，尾气成分会发生改变。如染菌时，可能会导致二氧化碳产量异常增加或氧气消耗速率改变，发酵尾气分析仪可以及时发现这些异常，以便操作人员采取相应措施，避免更大的损失。
· 优化发酵工艺：
· 确定参数：通过分析尾气数据得到呼吸熵（RQ）等参数，能了解微生物的代谢途径和对碳源、氮源等营养物质的利用情况。根据这些信息，可以优化
培养基成分、通气量、搅拌速度等发酵参数，使微生物处于生长和代谢状态，提高目标产物的产量。例如，当 RQ 值表明微生物碳源利用不足时，可以适当增加碳源的供应。
· 指导补料策略：发酵尾气分析仪实时监测的数据可以作为补料的依据。比如，当发现二氧化碳释放量降低，可能意味着营养物质消耗殆尽，需要及时补料，以维持微生物的生长和代谢，保证发酵过程的持续稳定。
· 助力菌种筛选与改造：在合成生物学中，常常需要筛选和改造出高产、高效的优良菌种。发酵尾气分析仪可以在菌种筛选过程中，快速检测不同菌种在发酵过程中的尾气参数，从而评估它们的代谢能力和生产潜力。对于经过基因改造的菌种，也能通过监测尾气变化来验证改造效果，了解其代谢特性的改变，为进一步的菌种优化提供方向。
1. 反映发酵过程状态：通过监测尾气中的CO?和O?浓度，可以了解微生物的代谢状况和活性，进而评估发酵过程的稳定性和效率。CO?是酒精发酵过程中的主要化学产物，也是细胞呼吸和分解代谢的终产物；而O?对于需氧微生物的生长和代谢至关重要。
2. 优化工艺参数：实时监测尾气中的CO?和O?浓度，可以获取发酵过程重要的呼吸代谢参数，如CO?释放速率（CER）、摄氧率（OUR）、呼吸商（RQ）等。这些参数为操作人员提供了优化工艺参数的依据，从而提高发酵效率。
3. 提高产品质量与产量：通过精确控制生物发酵过程中的关键参数，如氧气和二氧化碳浓度，发酵尾气分析仪可以帮助操作人员优化发酵条件，从而提高产品的质量与产量。
4. 降低能耗与资源消耗：实时监测发酵尾气参数，可以及时发现能效问题，帮助操作人员调整工艺参数，降低能耗与资源消耗，实现生物发酵行业的可持续发展。
二、发酵尾气检测的方法 1. 发酵尾气分析仪：使用发酵尾气分析仪，如上FG010、FG021系列等，这些仪器能够在线监测尾气中的CO?、O?、CH4、H2S等气体浓度。这些仪器通常采用高精度、快速响应的传感器，如CO? NDIR不分光红外分析法和O?氧化锆氧气传感器，以确保测量结果的准确性和实时性。
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