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在实验室设备中，生物反应器是一款无论是性能还是应用范围都较为全面的仪器设备，对于科研人员的实验都大有助益。但想要利用得力助手来帮助实验生产，首先就要对你的“助手”有深入全面的了解，掌握它在生化反应时各数值的变化信息。
 

物理参数包括温度、罐压、液位、通气流量、搅拌转速等等，化学、生物参数通常涉及pH、DO、溶解CO2浓度、目标产物浓度，以及细胞浓度等。
 

生物反应器对于各参数的检测分为在线检测（On-line）和离线检测（Off-line），在线主要是利用各类传感器直接在反应器中测得，而离线则是需要从反应器中取样，再用其他检测仪器或方法来进行测量。综合考虑，在线检测是首选途径。

 
1.物理参数
从物理角度来看，生物反应器中较为常见的参数是温度、搅拌转速和通气流量。
温度的监测对于生物反应的控制至关重要。常见的温度检测方法包括水银玻璃温度计、热电偶、热敏电阻和热电阻温度计等。通常会采用热电阻来检测系统中的温度。热电阻利用金属导体或半导体的电阻随温度的变化而变化的原理，通过测量电阻值的变化来确定温度。目前普遍使用的热电阻是铂电阻和铜电阻，其中铂电阻精度高、稳定性好且性能可靠；铜电阻超过100 ℃时易被氧化。

 
2.化学参数
从化学角度来看，作为生物反应器关键参数之一，pH的变化会直接影响到生物过程的进行。pH检测方法主要包括化学分析法、试纸法和电极电位法， 而为保证精准测定，通常采用电极电位法。

基于电极法原理而构成的测量装置就是实验室和工业上所使用的pH计，它是由发送器（电极）与测量仪器（电位差或高阻转换器等）所组成。发送器所测得的信号就是指示电极、参比电极和被测溶液形成的原电池的电动势，通过测量即可计算出被测溶液的pH。

另一关键参数就是DO，也就是我们常说的溶解氧。DO对于生物反应器的有效工作至关重要，DO过低会影响细胞生长以及营养吸收，严重会导致实验失败。对于DO的检测一般有碘量法、极谱法和LDO法。

碘量法的步骤较为复杂，且检测时间也相对比较长。如遇到情况复杂的含有大量藻类的液体，水中氧气因光合作用而增加饱和，测量过程困难，结果也不够精准，因此此种方法比较少见。LDO法测定迅速便捷，但仪器价格高。考虑各方因素，极谱法的使用较广。极谱法使用的DO电极，其原理是在两极之间施加恒定电压，电子从阴极流向阳极，产生扩散电流；在一定温度下，扩散电流与溶解氧浓度成正比；在不同的DO浓度下，电流强度也不同，仪器自动将电流表读数转换成溶解氧浓度，最终计算得出DO值。但由于电解质参与了反应，电极的膜极易产生污垢，为了防止电解液被污染影响测量精度，需要定期更换电解液。（更换电解液的方法可参考往期文章。）
 
3.生物参数
从生物角度来看，细胞浓度作为一个重要的状态参数，如果失控将会严重影响产物的合成。普通的离线检测方法有细胞干重法、显微镜计数法等，在线检测方法最常用的是浊度法间接检测，其他还有荧光法、黏度、阻抗和产热等间接检测方法。以浊度法为例，浊度大小由溶液中含有的微量不溶性悬浮物质、胶体物质的多少决定，在培养过程中检测培养基的浊度，能及时反映低浓度单细胞的生长状况。

 
各种方法和仪器的应用使得我们能够准确地获得参数的信息，从而优化生物反应器的操作，提高产品的产量和质量。在未来的生物工程领域，随着科技的进步和仪器的不断创新，我们相信生物反应器的参数检测技术将会得到更加精确和高效的发展。这将为生物过程的控制和优化提供更多的可能性，促进生物技术的应用和发展，为人类的生活带来更多的福祉。