Warta - Pemantauan Kadar Oksigén Terlarut dina Prosés Fermentasi Bio Farmasi

Naon ari Oksigén Leyur téh?

Oksigén nu leyur (DO) nujul kana oksigén molekular (O_₂) anu leyur dina cai. Ieu béda ti atom oksigén anu aya dina molekul cai (H_₂O), sabab aya dina cai dina bentuk molekul oksigén mandiri, boh anu asalna ti atmosfir atanapi anu dihasilkeun ngaliwatan fotosintésis ku pepelakan akuatik. Konsentrasi DO dipangaruhan ku sababaraha faktor, kalebet suhu, salinitas, aliran cai, sareng kagiatan biologis. Ku kituna, éta janten indikator kritis pikeun meunteun status kaséhatan sareng polusi lingkungan akuatik.

Oksigén leyur maénkeun peran penting dina ningkatkeun métabolisme mikroba, mangaruhan réspirasi sél, kamekaran, sareng biosintésis produk métabolik. Nanging, tingkat oksigén leyur anu langkung luhur henteu salawasna mangpaat. Kaleuleuwihan oksigén tiasa nyababkeun métabolisme salajengna tina produk anu akumulasi sareng berpotensi nyababkeun réaksi toksik. Tingkat DO optimal béda-béda di antara spésiés baktéri anu béda. Salaku conto, salami biosintésis pénisilin, DO biasana dijaga dina hijian hawa sakitar 30%. Upami DO turun ka nol sareng tetep dina tingkat éta salami lima menit, formasi produk tiasa kaganggu sacara signifikan. Upami kaayaan ieu terus-terusan salami 20 menit, karusakan anu teu tiasa dibalikkeun deui tiasa kajantenan.

Ayeuna, sénsor DO anu paling umum dianggo ngan ukur tiasa ngukur saturasi hawa relatif, tinimbang konsentrasi absolut oksigén anu leyur. Saatos sterilisasi média kultur, aerasi sareng pengadukan dilaksanakeun dugi ka bacaan sénsor stabil, dina titik éta nilaina disetel ka saturasi hawa 100%. Pangukuran salajengna salami prosés fermentasi dumasar kana rujukan ieu. Nilai DO absolut teu tiasa ditangtukeun nganggo sénsor standar sareng meryogikeun téknik anu langkung maju, sapertos polarografi. Nanging, pangukuran saturasi hawa umumna cekap pikeun ngawas sareng ngontrol prosés fermentasi.

Dina hiji fermentor, kadar DO bisa rupa-rupa di sakuliah daérah anu béda. Sanajan bacaan anu stabil kahontal dina hiji titik, fluktuasi masih bisa kajadian dina média kultur anu tangtu. Fermentor anu leuwih badag condong némbongkeun variasi spasial anu leuwih gedé dina kadar DO, anu bisa mangaruhan sacara signifikan kamekaran jeung produktivitas mikroba. Bukti ékspériméntal nunjukkeun yén, sanajan rata-rata kadar DO bisa jadi 30%, kinerja fermentasi dina kaayaan anu fluktuatif leuwih handap tibatan dina kaayaan anu stabil. Ku alatan éta, dina skala fermentor—ngaleuwihan tinimbangan kamiripan géométri jeung kakuatan—ngaminimalkeun variasi DO spasial tetep jadi tujuan panalungtikan konci.

Naha Pemantauan Oksigén Terlarut Penting dina Fermentasi Biofarmasi?

1. Pikeun Ngajaga Lingkungan Tumuwuh Optimal pikeun Mikroorganisme atanapi Sél
Fermentasi industri biasana ngalibatkeun mikroorganisme aerobik, sapertos Escherichia coli sareng ragi, atanapi sél mamalia, sapertos sél Ovarium Hamster Cina (CHO). Sél-sél ieu fungsina salaku "pagawé" dina sistem fermentasi, anu meryogikeun oksigén pikeun réspirasi sareng aktivitas métabolik. Oksigén fungsina salaku akseptor éléktron terminal dina réspirasi aerobik, anu ngamungkinkeun produksi énergi dina bentuk ATP. Pasokan oksigén anu teu cekap tiasa nyababkeun sesek napas sél, eureunna kamekaran, atanapi bahkan maot sél, anu pamustunganana nyababkeun kagagalan fermentasi. Ngawaskeun tingkat DO mastikeun yén konsentrasi oksigén tetep aya dina kisaran optimal pikeun kamekaran sareng daya tahan sél anu lestari.

2. Pikeun Mastikeun Sintésis Produk Sasaran anu Éfisién
Tujuan fermentasi biofarmasi teu ngan saukur pikeun ngamajukeun proliferasi sél tapi ogé pikeun ngagampangkeun sintésis produk target anu dipikahoyong sacara efisien, sapertos insulin, antibodi monoklonal, vaksin, sareng énzim. Jalur biosintésis ieu sering meryogikeun input énergi anu ageung, utamina anu diturunkeun tina réspirasi aerobik. Salaku tambahan, seueur sistem énzimatik anu kalibet dina sintésis produk sacara langsung gumantung kana oksigén. Kakurangan oksigén tiasa ngaganggu atanapi ngirangan efisiensi jalur ieu.

Leuwih ti éta, kadar DO bertindak salaku sinyal pangaturan. Konsentrasi DO anu luhur teuing sareng handap tiasa:
- Ngarobah jalur métabolik sélular, contona, robah tina réspirasi aerobik ka fermentasi anaerobik anu kirang épisién.
- Ngapicu réspon setrés sélular, anu ngarah kana produksi produk sampingan anu teu dihoyongkeun.
- Mangaruhan tingkat éksprési protéin éksogén.

Ku cara ngontrol kadar DO sacara tepat dina tahapan fermentasi anu béda-béda, dimungkinkeun pikeun nungtun métabolisme sélular nuju sintésis produk target maksimal, sahingga ngahontal fermentasi kapadetan anu luhur sareng hasil anu luhur.

Bubuka kana Bagan Aliran Cai pikeun Bio Pharmaceuticals

3. Pikeun Nyegah Kakurangan atanapi Kaleuwihan Oksigén
Kakurangan oksigén (hipoksia) tiasa nyababkeun akibat anu parah:
- Tumuwuhna sél sareng sintésis produk eureun.
- Métabolisme robah ka jalur anaérobik, ngahasilkeun akumulasi asam organik sapertos asam laktat sareng asam asetat, anu nurunkeun pH média kultur sareng tiasa ngaracun sél.
- Hipoksia anu berkepanjangan tiasa nyababkeun karusakan anu teu tiasa dibalikkeun deui, kalayan pamulihan henteu lengkep sanajan suplai oksigén parantos pulih.

Kaleuwihan oksigén (supersaturasi) ogé nyababkeun résiko:
- Ieu tiasa nimbulkeun setrés oksidatif sareng formasi spésiés oksigén réaktif (ROS), anu ngaruksak mémbran sél sareng biomolekul.
- Aerasi sareng agitasi anu kaleuleuwihi ningkatkeun konsumsi énergi sareng biaya operasional, anu nyababkeun runtah sumber daya anu teu perlu.

4. Salaku Parameter Kritis pikeun Pemantauan Real-Time sareng Kontrol Eupan Balik

DO nyaéta parameter real-time, kontinyu, sareng komprehensif anu ngagambarkeun kaayaan internal sistem fermentasi. Parobahan dina tingkat DO tiasa sacara sénsitip nunjukkeun rupa-rupa kaayaan fisiologis sareng operasional:
- Tumuwuhna sél anu gancang ningkatkeun konsumsi oksigén, ngabalukarkeun kadar DO turun.
- Panurunan atanapi inhibisi substrat ngalambatkeun métabolisme, ngirangan konsumsi oksigén sareng nyababkeun tingkat DO naék.
- Kontaminasi ku mikroorganisme asing ngarobah pola konsumsi oksigén, anu ngabalukarkeun fluktuasi DO anu teu normal sareng janten sinyal peringatan dini.
- Gangguan fungsi alat, sapertos kagagalan pengaduk, penyumbatan pipa ventilasi, atanapi kokotor saringan, ogé tiasa nyababkeun paripolah DO anu teu normal.

Ku cara ngahijikeun pangawasan DO sacara real-time kana sistem kontrol eupan balik otomatis, pangaturan tingkat DO anu tepat tiasa kahontal ngalangkungan panyesuaian dinamis tina parameter ieu:
- Laju ngaduk: Ningkatkeun laju ningkatkeun kontak gas-cair ku cara megatkeun gelembung, sahingga ningkatkeun efisiensi transfer oksigén. Ieu mangrupikeun metode anu paling umum dianggo sareng efektif.
- Laju aerasi: Nyaluyukeun laju aliran atanapi komposisi gas asupan (contona, ningkatkeun proporsi hawa atanapi oksigén murni).
- Tekanan tangki: Ningkatkeun tekanan ningkatkeun tekanan parsial oksigén, sahingga ningkatkeun kalarutan.
- Suhu: Nurunkeun suhu ningkatkeun kalarutan oksigén dina média kultur.

Rekomendasi produk BOQU pikeun ngawaskeun fermentasi biologis sacara online: