微型全息式生物传感反应器系统

摘要

本发明涉及一种微型全息式生物传感反应器系统。更具体地，本发明提供了一种可用于代谢通量分析的微型全息式生物传感反应器系统及其应用。所述装置包括：一用于微生物发酵的微型反应器；一用于采集发酵参数的数据采集装置；一用于调节供氧水平和补料的控制系统；用于在线测定的排气质谱仪；测定发酵体系中13C标记的氨基酸的气相-质谱联用仪系统。本发明的微型全息式生物传感反应器系统可以准确、及时、价廉地测定发酵过程中胞内的微生物代谢通量。

主权项

一种用于跟踪生产过程的控制系统，包括用于同位素标记的代谢通量分析的微型反应器装置、用于发酵生产的生产反应器、用于对生产反应器的排气中的二氧化碳组分进行在线测定的气体质谱仪，其中，所述生产反应器的容积为50升以上；所述微型反应器装置包括：1)用于微生物发酵的微型反应器，所述的微型反应器配有测定发酵体系的溶氧传感器、pH传感器和温度传感器；并且，所述的微型反应器配有进气管、排气管、补料管和取样管；并且，所述的微型反应器的容积为30‑500ml；2)用于采集发酵参数的数据采集装置，所述的数据装置与所述的溶氧传感器、pH传感器和温度传感器相连；3)用于调节供氧水平和补料的控制系统，所述的控制系统包括控制空气进气的微型质量流量计、控制搅拌的磁力搅拌器以及控制补料的蠕动泵；4)用于对微型反应器的排气中分子量为45的13C标记二氧化碳和分子量为44的非标记的二氧化碳组分进行在线测定的排气气体质谱仪；以及5)用于测定发酵体系中13C标记的氨基酸的气相‑质谱联用仪系统，所述的气相‑质谱联用仪系统对发酵过程的取样样品进行(a)菌体水解的氨基酸和/或(b)胞内游离的氨基酸的测定，从而得到用于代谢通量分析的标记丰度数据；所述微型反应器装置与生产反应器以随动方式相连，当对某一发酵阶段过程代谢进行标记实验考察时，将生产反应器中培养液无菌导入微型反应器装置中，通过过程参数及排气测定分析系统来快速调整微型反应器装置参数使得与生产反应器有一致的运行状态；所述的“通过过程参数及排气测定分析系统来快速调整微型反应器装置参数使得与生产反应器有一致的运行状态”是指在发酵培养过程中，对生产反应器和微型反应器的排气组分的分别进行测定，并对微型反应器实施反馈控制，从而使微型反应器的排气组分的构成与生产反应器的排气组分的构成尽可能一致。