在實驗室設備中，生物反應器是一款無論是性能還是應用范圍都較為全面的儀器設備，對于科研人員的實驗都大有助益。但想要利用得力助手來幫助實驗生產，首先就要對你的“助手”有深入全面的了解，掌握它在生化反應時各數值的變化信息。
 

物理參數包括溫度、罐壓、液位、通氣流量、攪拌轉速等等，化學、生物參數通常涉及pH、DO、溶解CO2濃度、目標產物濃度，以及細胞濃度等。
 

生物反應器對于各參數的檢測分為在線檢測（On-line）和離線檢測（Off-line），在線主要是利用各類傳感器直接在反應器中測得，而離線則是需要從反應器中取樣，再用其他檢測儀器或方法來進行測量。綜合考慮，在線檢測是首選途徑。

 
1.物理參數
從物理角度來看，生物反應器中較為常見的參數是溫度、攪拌轉速和通氣流量。
溫度的監(jiān)測對于生物反應的控制至關重要。常見的溫度檢測方法包括水銀玻璃溫度計、熱電偶、熱敏電阻和熱電阻溫度計等。通常會采用熱電阻來檢測系統中的溫度。熱電阻利用金屬導體或半導體的電阻隨溫度的變化而變化的原理，通過測量電阻值的變化來確定溫度。目前普遍使用的熱電阻是鉑電阻和銅電阻，其中鉑電阻精度高、穩(wěn)定性好且性能可靠；銅電阻超過100 ℃時易被氧化。

 
2.化學參數
從化學角度來看，作為生物反應器關鍵參數之一，pH的變化會直接影響到生物過程的進行。pH檢測方法主要包括化學分析法、試紙法和電極電位法， 而為保證精準測定，通常采用電極電位法。

基于電極法原理而構成的測量裝置就是實驗室和工業(yè)上所使用的pH計，它是由發(fā)送器（電極）與測量儀器（電位差或高阻轉換器等）所組成。發(fā)送器所測得的信號就是指示電極、參比電極和被測溶液形成的原電池的電動勢，通過測量即可計算出被測溶液的pH。

另一關鍵參數就是DO，也就是我們常說的溶解氧。DO對于生物反應器的有效工作至關重要，DO過低會影響細胞生長以及營養(yǎng)吸收，嚴重會導致實驗失敗。對于DO的檢測一般有碘量法、極譜法和LDO法。

碘量法的步驟較為復雜，且檢測時間也相對比較長。如遇到情況復雜的含有大量藻類的液體，水中氧氣因光合作用而增加飽和，測量過程困難，結果也不夠精準，因此此種方法比較少見。LDO法測定迅速便捷，但儀器價格高。考慮各方因素，極譜法的使用較廣。極譜法使用的DO電極，其原理是在兩極之間施加恒定電壓，電子從陰極流向陽極，產生擴散電流；在一定溫度下，擴散電流與溶解氧濃度成正比；在不同的DO濃度下，電流強度也不同，儀器自動將電流表讀數轉換成溶解氧濃度，最終計算得出DO值。但由于電解質參與了反應，電極的膜極易產生污垢，為了防止電解液被污染影響測量精度，需要定期更換電解液。（更換電解液的方法可參考往期文章。）
 
3.生物參數
從生物角度來看，細胞濃度作為一個重要的狀態(tài)參數，如果失控將會嚴重影響產物的合成。普通的離線檢測方法有細胞干重法、顯微鏡計數法等，在線檢測方法最常用的是濁度法間接檢測，其他還有熒光法、黏度、阻抗和產熱等間接檢測方法。以濁度法為例，濁度大小由溶液中含有的微量不溶性懸浮物質、膠體物質的多少決定，在培養(yǎng)過程中檢測培養(yǎng)基的濁度，能及時反映低濃度單細胞的生長狀況。

 
各種方法和儀器的應用使得我們能夠準確地獲得參數的信息，從而優(yōu)化生物反應器的操作，提高產品的產量和質量。在未來的生物工程領域，隨著科技的進步和儀器的不斷創(chuàng)新，我們相信生物反應器的參數檢測技術將會得到更加精確和高效的發(fā)展。這將為生物過程的控制和優(yōu)化提供更多的可能性，促進生物技術的應用和發(fā)展，為人類的生活帶來更多的福祉。