Šūnu biomasas koncentrācija ir viens no svarīgākajiem fermentācijas procesa parametriem. Tās noteikšana kultivācijas procesa gaitā prasa būtiskus laika un cilvēkresursus, kā arī ne vienmēr veiktie mērījumi spēj nodrošināt nepieciešamo precizitāti. Konkrētajā darbā, tika pētītas un savstarpēji salīdzinātas dažādas rauga P. pastoris šūnu biomasas noteikšanas metodes, balstītas uz eksperimentāliem mērījumiem (vides optiskais blīvums, slapju/sausu šūnu koncentrācija), tiešsaistes sensoriem (vides duļķainība, dielektriskā caurlaidība) un matemātiskajiem ( software ) sensoriem (O2/CO2 analīze reaktora izejas gāzēs, bāzes patēriņš). Kultivācijas tika veiktas laboratorijas mēroga 5 L bioreaktorā ar maisītāju. Kopumā, tika analizēti rezultāti no 13 kultivācijas procesiem, kuros tika pārbaudīti dažādi aerācijas līmeņi, substrāti (glicerīns, metanols), metanola koncentrācijas kultivācijas vidē un temperatūras. Šajos eksperimentos šūnu biomasas koncentrācijas sasniedza 150 g sausu šūnu litrā kultūras. Vides duļķainības sensoram tika izveidoti lineāras un eksponenciālas korelācijas modeļi ar sausu šūnu biomasas koncentrāciju. Tika noskaidrots, ka dielektriskās spektroskopijas sensora signāls lineāri korelēja ar šūnu biomasu glicerīna augšanas fāzē, taču, pēc metanola indukcijas, korelācija ievērojami pasliktinājās. Vides duļķainības un dielektriskās caurlaidības sensoru signāli tika izmantoti matemātisko sensoru parametru identificēšanai. Izmantojot datu kopu no 4 kultivācijas eksperimentiem, tika novērtēta minēto sensoru vidējā precizitāte - vides duļķainības (8%), dielektriskās caurlaidības (11%), O2 patēriņa (10%), CO2 izdalīšanas (13%) un bāzes patēriņa (8%).
Matemātisko sensoru noteiktā šūnu biomasas koncentrācija kultivācijās:
Vairāk informācijas - https://doi.org/10.3390/s21041268
Galerija
