Nūhou - Ke kiaʻi ʻana i nā pae o ka Oxygen Dissolved i ke kaʻina hana Fermentation Bio Pharmaceutical

He aha ka Dissolved Oxygen?

ʻO ka Oxygen Dissolved (DO) pili i ka oxygen molekula (O_₂) i hoʻoheheʻe ʻia i ka wai. He ʻokoʻa ia mai nā ʻātoma oxygen i loaʻa i loko o nā molekole wai (H_₂ʻO), ʻoiai aia i loko o ka wai ma ke ʻano o nā molekole oxygen kūʻokoʻa, mai ka lewa a i hana ʻia ma o photosynthesis e nā mea kanu wai. Hoʻopili ʻia ka neʻe ʻana o DO e nā kumu like ʻole, e like me ka mahana, ka paʻakai, ka kahe wai, a me nā hana olaola. No laila, he hōʻailona koʻikoʻi ia no ka loiloi ʻana i ke kūlana olakino a me ka haumia o nā kaiaola wai.

He mea koʻikoʻi ka oxygen dissolved i ka hoʻolaha ʻana i ka microbial metabolism, ka hoʻoulu ʻana i ka hanu cellular, ulu, a me ka biosynthesis o nā huahana metabolic. Eia naʻe, ʻaʻole maikaʻi nā pae kiʻekiʻe o ka oxygen dissolved i nā manawa a pau. Hiki i ka nui o ka oxygen ke alakaʻi i ka metabolism hou o nā huahana i hōʻiliʻili ʻia a hiki ke kumu i nā hopena ʻona. ʻOkoʻa nā pae DO maikaʻi loa ma waena o nā ʻano bacteria like ʻole. No ka laʻana, i ka wā o ka biosynthesis o ka penicillin, mālama mau ʻia ʻo DO ma kahi o 30% o ka saturation ea. Inā hāʻule ka DO i ka ʻole a noho ma ia pae no ʻelima mau minuke, hiki ke hoʻopilikia nui ʻia ka hoʻokumu ʻana o ka huahana. Inā hoʻomau kēia kūlana no 20 mau minuke, hiki ke hōʻino ʻia.

I kēia manawa, hiki i nā mea ʻike DO maʻamau ke ana i ka saturation o ka ea pili, ma mua o ka neʻe ʻana o ka oxygen dissolved. Ma hope o ka sterilization o ka moʻomeheu moʻomeheu, hana ʻia ka aeration a me ka hoʻoulu ʻana a hiki i ka paʻa ʻana o ka heluhelu ʻana o ka sensor, ma ia manawa ua hoʻonohonoho ʻia ka waiwai i 100% air saturation. Hoʻokumu ʻia nā ana ma hope i ka wā o ka fermentation ma kēia kuhikuhi. ʻAʻole hiki ke hoʻoholo ʻia nā koina DO ponoʻī me ka hoʻohana ʻana i nā mea ʻike maʻamau a koi aku i nā ʻenehana holomua, e like me ka polarography. Eia nō naʻe, lawa nā ana saturation ea no ka nānā ʻana a me ka hoʻomalu ʻana i nā kaʻina hana fermentation.

I loko o kahi fermenter, hiki ke ʻokoʻa nā pae DO ma nā wahi like ʻole. ʻOiai ke loaʻa ka heluhelu paʻa i ka manawa hoʻokahi, hiki mau ke loli i kekahi mau media moʻomeheu. Hiki i nā mea fermenter nui ke hōʻike i nā ʻano like ʻole o ka spatial i nā pae DO, hiki ke hoʻopilikia nui i ka ulu microbial a me ka huahana. Ua hōʻike ʻia nā hōʻike hoʻokolohua, ʻoiai ʻo ka awelika DO pae he 30%, ʻoi aku ka haʻahaʻa o ka hana fermentation ma lalo o nā kūlana fluctuating ma lalo o nā kūlana paʻa. No laila, i ka nui o ka fermenters—ma waho aʻe o ka noʻonoʻo ʻana i ke ʻano geometric a me ka mana like—e hoʻemi ana i nā ʻokoʻa DO spatial e noho mau i kahi pahuhopu noiʻi nui.

No ke aha he mea nui ka Dissolved Oxygen Monitoring i ka Biopharmaceutical Fermentation?

1. No ka mālama ʻana i ke kaiapuni ulu maikaʻi loa no nā microorganism a i ʻole nā pūnaewele
Hoʻopili maʻamau ka fermentation ʻoihana i nā microorganism aerobic, e like me Escherichia coli a me ka hū, a i ʻole nā pūnaewele mammalian, e like me nā pūnaewele Hamster Ovary (CHO). Ke hana nei kēia mau pūnaewele ma ke ʻano he "limahana" i loko o ka ʻōnaehana fermentation, e koi ana i ka oxygen no ka hanu a me ka hana metabolic. Hana ʻo Oxygen ma ke ʻano he ʻae electron terminal i ka hanu aerobic, hiki ke hana i ka ikehu ma ke ʻano o ATP. ʻAʻole lawa ka hāʻawi oxygen hiki ke alakaʻi i ka cellular suffocation, ka hopu ʻana i ka ulu ʻana, a i ʻole ka make cell, i ka hopena i ka pau ʻole o ka fermentation. ʻO ka nānā ʻana i nā pae DO e hōʻoia i ka noho ʻana o ka oxygen i loko o ka pae maikaʻi loa no ka ulu mau ʻana o nā cell a me ka hiki.

2. No ka hōʻoia ʻana i ka Synthesis maikaʻi o nā huahana Target
ʻO ka pahuhopu o ka biopharmaceutical fermentation ʻaʻole ia e hoʻolaha wale i ka hoʻonui ʻana o ka cell akā e hoʻomaʻamaʻa i ka synthesis maikaʻi o nā huahana i makemake ʻia, e like me ka insulin, monoclonal antibodies, vaccines, a me nā enzymes. Pono kēia mau ala biosynthetic i ka hoʻokomo ʻana i ka ikehu nui, i loaʻa mua mai ka hanu aerobic. Eia kekahi, nui nā ʻōnaehana enzymatic e pili ana i ka synthesis huahana e hilinaʻi pololei i ka oxygen. Hiki ke hoʻopau a hōʻemi paha ka hemahema o ka oxygen i ka pono o kēia mau ala.

Eia kekahi, hana nā pae DO ma ke ʻano he hōʻailona hoʻoponopono. Hiki i nā manaʻo kiʻekiʻe a me ka haʻahaʻa DO ke:
- E hoʻololi i nā ala metabolic paʻa, no ka laʻana, ka hoʻololi ʻana mai ka hanu aerobic i ka fermentation anaerobic maikaʻi ʻole.
- Hoʻoulu i nā pane koʻikoʻi cellular, e alakaʻi ana i ka hana ʻana i nā huahana i makemake ʻole ʻia.
- Hoʻololi i nā pae hōʻike o nā protein exogenous.

Ma ka hoʻomalu pono ʻana i nā pae DO ma nā ʻāpana like ʻole o ka fermentation, hiki ke alakaʻi i ka metabolism cellular i ka hoʻohui ʻana i ka huahana kiʻekiʻe loa, a laila e loaʻa ai ka fermentation kiʻekiʻe a me nā hua kiʻekiʻe.

Hoʻomaka i ka Papa Kahe Wai no Bio Pharmaceuticals

3. No ka pale ʻana i ka nele o ka oxygen a i ʻole ka nui
Hiki ke loaʻa nā hopena koʻikoʻi i ka nele o ka oxygen (hypoxia):
- Hoʻopau ka ulu ʻana o ke kelepona a me ka hoʻohui ʻana o nā huahana.
- Ke neʻe nei ka metabolism i nā ala anaerobic, ka hopena i ka hōʻiliʻili ʻana o nā ʻakika organik e like me ka waika lactic a me ka waikawa acetic, e hoʻohaʻahaʻa i ka pH o ka moʻomeheu a hiki ke hoʻomake i nā cell.
- Hiki i ka hypoxia lōʻihi ke hana i ka pōʻino hiki ʻole ke hoʻihoʻi ʻia, me ka hoʻihoʻi ʻole ʻana ma hope o ka hoʻihoʻi ʻana o ka hāʻawi oxygen.

ʻO ka nui o ka oxygen (supersaturation) he pilikia pū kekahi:
- Hiki iā ia ke hoʻoulu i ke koʻikoʻi oxidative a me ka hoʻokumu ʻana o nā ʻano oxygen reactive (ROS), ka mea e hōʻino i nā membrane cell a me nā biomolecules.
- Hoʻonui ka ea a me ka hoʻonāukiuki i ka hoʻohana ʻana i ka ikehu a me nā kumukūʻai hana, e alakaʻi ana i ka ʻōpala kumu waiwai ʻole.

4. Ma ke ʻano he ʻāpana koʻikoʻi no ka nānā ʻana i ka manawa maoli a me ka mana manaʻo

ʻO DO kahi palena manawa maoli, hoʻomau, a piha hoʻi e hōʻike ana i nā kūlana kūloko o ka ʻōnaehana fermentation. Hiki i nā loli i nā pae DO ke hōʻike maʻalahi i nā kūlana physiological a me ka hana:
- Hoʻonui ka ulu wikiwiki ʻana i ka oxygen, e hoʻemi ana i nā pae DO.
- ʻO ka emi ʻana o ka substrate a i ʻole ke kāohi ʻana e hoʻolohi i ka metabolism, e hōʻemi ana i ka hoʻohana ʻana i ka oxygen a hoʻonui i nā pae DO.
- ʻO ka hoʻohaumia ʻana e nā microorganism ʻē aʻe e hoʻololi i ke ʻano o ka hoʻohana ʻana i ka oxygen, e alakaʻi ana i nā loli DO maʻamau a lilo i hōʻailona hōʻailona mua.
- ʻO nā hana ʻino o nā lako, e like me ka hāʻule ʻana o ka stirrer, ka hoʻopaʻa ʻana i ka paipu ea, a i ʻole ka hoʻoheheʻe ʻana i ka kānana, hiki ke hopena i ka hana DO ʻokoʻa.

Ma ka hoʻohui ʻana i ka nānā ʻana DO i ka manawa maoli i loko o kahi ʻōnaehana mana manaʻo automated, hiki ke hoʻokō ʻia ka hoʻoponopono pololei ʻana o nā pae DO ma o nā hoʻololi ikaika o nā ʻāpana aʻe:
- Ka wikiwiki o ka hoʻoulu ʻana: ʻO ka hoʻonui ʻana i ka wikiwiki e hoʻonui i ka pili kinoea-wai ma ka wāwahi ʻana i nā ʻōpū, a laila e hoʻomaikaʻi ai i ka hoʻololi ʻana o ka oxygen. ʻO kēia ke ʻano hana maʻamau a maikaʻi.
- Ka nui o ka ea: Hoʻoponopono i ka kahe kahe a i ʻole ka haku ʻana o ke kinoea komo (e laʻa, hoʻonui i ka nui o ka ea a i ʻole ka oxygen maʻemaʻe).
- Ke kaomi pahu: ʻO ka hoʻokiʻekiʻe kiʻekiʻe e hoʻonui i ke kaomi hapa o ka oxygen, a laila e hoʻonui ai i ka solubility.
- Ka Mahana: ʻO ka hoʻohaʻahaʻa ʻana i ka mahana e hoʻonui ai i ka solubility o ka oxygen i ka moʻomeheu moʻomeheu.

Nā ʻōlelo aʻoaʻo huahana a BOQU no ka nānā ʻana ma ka pūnaewele o ka fermentation biological: