红霉素发酵过程中电子嗅检测正丙醇的方法技术

本发明专利技术属于微生物制备技术领域，公开了一种红霉素发酵过程中电子嗅检测正丙醇的方法，包括如下步骤：根据电子嗅内各气敏传感器对红霉素发酵液内不同浓度的正丙醇的响应值筛选出合适的气敏传感器通道；在红霉素发酵液内混合加入不同量的油，并通过气敏传感器通道测出不同的响应值；每次改变搅拌速度、空气流量、温度和压力中的一个参数，通过气敏传感器通道测出不同的响应值；将气敏传感器通道对红霉素发酵液中的正丙醇浓度的响应值与正丙醇浓度建立拟合方程；通过拟合方程的曲线确定正丙醇在红霉素发酵液中的实时补给量。本发明专利技术的电子嗅检测灵敏度高，检测范围值广，电子嗅检测电路简单，其气敏传感器直接可以转化成电压信号，测量时间短。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于微生物制备
，特别是一种红霉素发酵过程中电子嗅检测正丙 醇的方法。
技术介绍
在红霉素发酵过程中，正丙醇（n-propanol)对提高红霉素产量的影响已经被研 宄了很多年。虽然一些研宄者已经研宄了正丙醇在红霉素合成过程中的重要作用，但是没 有对红霉素的补加量和发酵过程中发酵罐内正丙醇的含量做过深入的研宄。正丙醇量补加 量不足会导致生物反应器内前体物质含量不足，因此将导致最终的红霉素产量较低，而发 酵过程中补加过多的正丙醇又可能会影响菌株的代谢活性，导致红霉素的产量降低，所以， 在整个红霉素发酵过程中控制正丙醇的添加量是一个非常重要的课题，也是一个提高红霉 素产量的关键点。 以前的研宄只能通过气相色谱进行离线测定正丙醇含量，这种方法不仅过程繁 琐，而且由于离线检测具有延迟性，不能快速的获得检测结果，并且根据正丙醇的残余量而 优化补加工艺。而在红霉素工业生产中也只按照固定的比例进行添加，没有考虑实时的正 丙醇消耗速率和发酵罐内的残余量，因此也就没有对正丙醇的量进行一个精确的控制，并 通过发酵过程中正丙醇的量来优化添加策略。这既是不经济的，也不是最佳的补加策略。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种红霉素发酵过程中电子嗅检测正丙醇的 方法，通过电子嗅的在线检测，使红霉素发酵液中正丙醇的含量一直处于最佳值。 本专利技术采取的技术方案是： 一种，其特征是，包括如下步骤： (1)根据电子嗅内各气敏传感器对红霉素发酵液内不同浓度的正丙醇的响应值筛 选出合适的气敏传感器通道； (2)在所述红霉素发酵液内混合加入不同量的油，并通过第（1)步中的气敏传感 器通道测出不同的响应值； (3)根据第⑵步得到的响应值判断第⑴步筛选所述气敏传感器通道是否合理， 如果不合理则重新返回第（1)步； (4)每次改变所述红霉素发酵液的搅拌速度、空气流量、温度和压力中的一个参 数，通过第（1)步中的气敏传感器通道测出不同的响应值； (5)根据第（4)步得到的响应值判断第（1)步筛选所述气敏传感器通道是否合理， 如果不合理则重新返回第（1)步； (6)将最终确定的气敏传感器通道对所述红霉素发酵液中的正丙醇浓度的响应值 与所述正丙醇浓度建立拟合方程； (7)通过拟合方程的曲线确定正丙醇在所述红霉素发酵液中的实时补给量。 进一步，所述第（1)步中的正丙醇浓度为50至2000ppm。 进一步，所述第（2)步中加入的油量为所述正丙醇的0至2倍。 进一步，所述第（4)步中的温度为20至40°C ;搅拌速度为100至500rpm ;空气流 量为〇· 5至2. 5vvm ;所述压力为0至latm。 本专利技术的有益效果是： (1)电子嗅检测灵敏度高，检测范围值广； (2)电子嗅检测电路简单，其气敏传感器直接可以转化成电压信号； (3)测量时间短。【附图说明】 附图1是本专利技术的气敏传感器通道对于正丙醇的响应值曲线图； 附图2是本专利技术的气相色谱离线检测正丙醇浓度对比图； 附图3为不同浓度正丙醇对于红霉素摇瓶发酵的影响图。【具体实施方式】 下面结合附图对本专利技术的具 体实施方式作详细说明。 电子嗅已经广泛应用在其他行业，例如食品质量、医疗检测等。但是在生物发酵行 业还没有应用。它对于尾气质谱仪（gas mass spectrometer)是一个很好的补充工具，因 为它具有高的灵敏度，可以检测到的浓度范围是I. 0~lOOOOppm，个别的气敏传感器可以 检测到IOOppt的浓度。此外，电子嗅的电路简单，待测气体引起气敏传感器电阻的变化可 以直接转化为电压信号，而不需要其他的处理和信号放大的环节；电子嗅从接触气体到稳 定状态的时间小于10秒，恢复时间少于30秒，因此测量时间较短。综上所述，通过电子嗅 对发酵液中正丙醇的含量进行在线检测，并且通过过程曲线优化补加策略，实现提高红霉 素产量，并且可以将电子嗅在线监测正丙醇的工艺应用在工业生产中。 正丙醇通过补料泵补入发酵液中，在搅拌桨的作用下，正丙醇与发酵液搅拌均匀， 由于正丙醇是容易挥发的液体，所以液体中的正丙醇会有一部分挥发到发酵罐上部的空气 中，并且随着尾气排出，尾气被电子嗅的微型电磁阀吸入后，会形成一个检测气体的响应曲 线图，由亨利定律可知，挥发性物质在气体中所占的比例与在溶液中的浓度有一个对应的 关系，所以，通过检测尾气中正丙醇的含量就可以由公式得到发酵液中正丙醇的含量。由于 将发酵内正丙醇含量设为固定值，所以电子嗅会根据检测到的结果来控制补料泵的补料速 率和补料量，来维持发酵液内正丙醇的含量。同时，发酵尾气连接尾气质谱分析仪，来检测 发酵尾气中的02和C02浓度，并且计算OUR、CER和RQ等参数。 电子嗅内含有16个气敏传感器，这些传感器的敏感膜材料是半导体氧化为SN02， 当待测气体接触陶瓷膜，涂在陶瓷膜上面的SN02敏感膜电阻随着待测气体的种类和浓度 的不同而不同。当只有空气掠过敏感膜表面时，空气中氧气与敏感膜中处于游离状态的负 电子通过电子亲和力结合，形成一个势皇，这个势皇会导致气敏传感器的电阻变大，一般会 达到几万到几十万欧姆，而当被检测的气体经过敏感膜的表面时，还原性气体的自由电子 与02结合，使势皇减小，导致气敏传感器的电阻变小。根据欧姆定律可知道，在电压保持不 变的情况下，与传感器串联的电阻两端的电压会随之发生改变，直接输出当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种红霉素发酵过程中电子嗅检测正丙醇的方法，其特征在于：包括如下步骤：（1）根据电子嗅内各气敏传感器对红霉素发酵液内不同浓度的正丙醇的响应值筛选出合适的气敏传感器通道；（2）在所述红霉素发酵液内混合加入不同量的油，并通过第（1）步中的气敏传感器通道测出不同的响应值；（3）根据第（2）步得到的响应值判断第（1）步筛选所述气敏传感器通道是否合理，如果不合理则重新返回第（1）步；（4）每次改变所述红霉素发酵液的搅拌速度、空气流量、温度和压力中的一个参数，通过第（1）步中的气敏传感器通道测出不同的响应值；（5）根据第（4）步得到的响应值判断第（1）步筛选所述气敏传感器通道是否合理，如果不合理则重新返回第（1）步；（6）将最终确定的气敏传感器通道对所述红霉素发酵液中的正丙醇浓度的响应值与所述正丙醇浓度建立拟合方程；（7）通过拟合方程的曲线确定正丙醇在所述红霉素发酵液中的实时补给量。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：郭美锦，赵宏图，孙靖淳，张荣凯，王泽建，储炬，庄英萍，张嗣良，
申请(专利权)人：上海国佳生化工程技术研究中心有限公司，华东理工大学，
类型：发明
国别省市：上海;31