电压信号。
[0029] 参见附图1，在50L发酵罐中分别准备浓度为50ppm、lOOppm、200ppm、500ppm、 1000 ppm和2000ppm的正丙醇，模拟正常发酵情况，将无菌空气通入到发酵罐内的水中，发 酵尾气经缓冲瓶后通入到电子嗅内。运行条件为搅拌220rpm，34°C。纵向比较，发现16个 通道对相同浓度的正丙醇具有完全不同的响应值，这是由于16个通道是由16个不同的气 敏传感器组成的，每一个传感器对与不同的物质具有不同的灵敏度和相应范围，所以会出 现检测结果的差异。而单一通道的响应值随着正丙醇浓度的增加也相应增加，只是增加的 幅度不同，例如15通道，它的响应值随着正丙醇浓度的变化而明显增高，而1号通道的响应 值，随着正丙醇浓度的改变变化很小，这个图说明电子嗅的16个检测模块对正丙醇都有一 定的响应值，但是不同的检测模块对正丙醇的响应差别很大。
[0030] 因此，选择合适的通道对于准确的检测发酵液内正丙醇的含量是非常重要的。选 择通道的依据主要有两点，首先，在有限的范围内（0-2000ppm)，所选通道对不同浓度的正 丙醇要有相对较高的灵敏性和差异性，比如4通道、5通道、6通道、15通道等；其次，电子嗅 的响应值要与离线气相色谱检测结果有一定的对应性和准确性。参见附图2,5通道检测 结果与离线结果趋势类似，准确度较高，因此，将5通道作为在线监测正丙醇浓度的合适元 件。
[0031] 在红霉素发酵过程中，油既是发酵培养基中的重要碳源类物质，还起到消泡、改变 发酵液的流场特性、作为氧气的载体、提高氧的亲和力等等作用，因此，在初始的培养基中 就会含有较多的油，而且在补料过程中也需要作为碳源大量补加，所以，在整个红霉素发酵 过程中，发酵液内的油含量较高，含油发酵液的流变特性和挥发特性都会发生改变，这有可 能会对电子嗅的检测带来不利的影响。因此，研宄了不同浓度的油对电子嗅检测的影响。 通过五组对比实验，在等量的正丙醇（1000 ppm)水溶液中分别混合加入0倍、0. 5倍、1倍、 1.5倍、2倍质量（远大于红霉素发酵过程中的实际用量）的油，运行条件为搅拌220rpm， 34°C。要实验结果中，不同实验组的电子嗅5号通道的响应值几乎没有差别，这充分说明发 酵液中的油对电子嗅的检测不会产生明显的影响。
[0032] 在抗生素发酵过程中，由于微生物的初级代谢和次级代谢会产生一部分有机酸、 挥发性物质，甚至产生一些未知的物质，电子嗅对于这些物质的响应很可能会对正丙醇的 检测结果产生影响，因此，比较了电子嗅对不同浓度正丙醇（浓度从Oppm到2000ppm)分别 在水中和发酵液中的响应值。
[0033] 电子嗅在线检测正丙醇的原理是补入发酵罐内的正丙醇在搅拌和通气的条件下， 与发酵液充分混合，由于正丙醇是一种易挥发的液体，在液体中会有一部分挥发到发酵罐 上部的空气中，随着发酵尾气排出，经过缓冲瓶后进入电子嗅。因此，考虑到亨利定律P = kXc，（P为气体中溶质分压，C为液体中溶质的浓度，K为亨利常数），发酵液的温度、搅拌 速度、通气量和罐压都可能会对亨利常数产生一定的影响，所以这些条件可能会对电子嗅 的检测结果产生相对对应的影响。实验设计如表1. 1，每次改变其中一个参数，其它三个参 数不变。
[0034] 表L 1实验方案
[0035]
【主权项】
1. 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。
2. 根据权利要求1所述的红霉素发酵过程中电子嗅检测正丙醇的方法，其特征在于： 所述第（1)步中的正丙醇浓度为50至2000ppm。
3. 根据权利要求1所述的红霉素发酵过程中电子嗅检测正丙醇的方法，其特征在于： 所述第（2)步中加入的油量为所述正丙醇的0至2倍。
4. 根据权利要求1至3中任一项所述的红霉素发酵过程中电子嗅检测正丙醇的方法， 其特征在于：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 0· 5至2. 5vvm ;所述压力为0至latm。
【专利摘要】本发明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。
【IPC分类】G01N27-12
【公开号】CN104833708
【申请号】CN201510184683
【发明人】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
【公开日】2015年8月12日
【申请日】2015年4月17日