Warta - Ngawasi Tingkat Oksigen Terlarut ing Proses Fermentasi Bio Farmasi

Apa Oksigen Terlarut?

Oksigen terlarut (DO) nuduhake oksigen molekuler (O_₂) sing larut ing banyu. Iku beda karo atom oksigen sing ana ing molekul banyu (H_₂O), kaya sing ana ing banyu ing wangun molekul oksigen independen, sing asale saka atmosfer utawa diasilake liwat fotosintesis dening tetanduran akuatik. Konsentrasi DO dipengaruhi dening macem-macem faktor, kalebu suhu, salinitas, aliran banyu, lan aktivitas biologi. Dadi, iki minangka indikator kritis kanggo ngevaluasi status kesehatan lan polusi lingkungan akuatik.

Oksigen larut nduweni peran penting kanggo ningkatake metabolisme mikroba, mengaruhi respirasi seluler, pertumbuhan, lan biosintesis produk metabolik. Nanging, tingkat oksigen sing luwih dhuwur ora mesthi migunani. Oksigen sing berlebihan bisa nyebabake metabolisme luwih akeh produk sing akumulasi lan bisa nyebabake reaksi beracun. Tingkat DO optimal beda-beda ing antarane spesies bakteri sing beda. Umpamane, sajrone biosintesis penisilin, DO biasane dijaga kanthi jenuh udara kira-kira 30%. Yen DO mudhun menyang nol lan tetep ing level kasebut sajrone limang menit, pembentukan produk bisa rusak banget. Yen kondisi iki tetep nganti 20 menit, karusakan sing ora bisa dibatalake bisa kedadeyan.

Saiki, sensor DO sing paling umum digunakake mung bisa ngukur saturasi udara relatif, tinimbang konsentrasi absolut oksigen terlarut. Sawise sterilisasi medium kultur, aerasi lan aduk ditindakake nganti maca sensor stabil, lan nilai kasebut disetel dadi jenuh udara 100%. Pangukuran sakteruse sajrone proses fermentasi adhedhasar referensi iki. Nilai DO absolut ora bisa ditemtokake nggunakake sensor standar lan mbutuhake teknik sing luwih maju, kayata polarografi. Nanging, pangukuran jenuh udara umume cukup kanggo ngawasi lan ngontrol proses fermentasi.

Ing fermentasi, tingkat DO bisa beda-beda ing macem-macem wilayah. Malah nalika maca stabil dijupuk ing siji titik, fluktuasi isih bisa dumadi ing media budaya tartamtu. Fermenter sing luwih gedhe cenderung nuduhake variasi spasial sing luwih gedhe ing tingkat DO, sing bisa nyebabake pertumbuhan lan produktivitas mikroba. Bukti eksperimen nuduhake yen, sanajan tingkat DO rata-rata bisa 30%, kinerja fermentasi ing kondisi sing fluktuatif luwih murah tinimbang ing kondisi stabil. Mulane, ing skala-munggah saka fermenters-ngluwihi anggit saka geometris lan podho daya-minimizing spasial DO variasi tetep obyek riset tombol.

Napa Pemantauan Oksigen Terlarut Penting ing Fermentasi Biopharmaceutical?

1. Kanggo Njaga Lingkungan Pertumbuhan Optimal kanggo Mikroorganisme utawa Sèl
Fermentasi industri biasane nglibatake mikroorganisme aerob, kayata Escherichia coli lan ragi, utawa sel mamalia, kayata sel Ovarium Hamster Cina (CHO). Sèl-sèl iki duwé fungsi minangka "pekerja" ing sistem fermentasi, mbutuhaké oksigen kanggo respirasi lan aktivitas metabolisme. Oksigen minangka akseptor elektron terminal ing respirasi aerobik, mbisakake produksi energi ing wangun ATP. Pasokan oksigen sing ora cukup bisa nyebabake mati lemas sel, penahanan pertumbuhan, utawa malah mati sel, sing pungkasane nyebabake kegagalan fermentasi. Ngawasi tingkat DO mesthekake yen konsentrasi oksigen tetep ing kisaran optimal kanggo pertumbuhan lan kelangsungan sel sing tetep.

2. Kanggo Njamin Sintesis Efisien Produk Target
Tujuan fermentasi biopharmaceutical ora mung kanggo ningkatake proliferasi sel nanging kanggo nggampangake sintesis efisien produk target sing dikarepake, kayata insulin, antibodi monoklonal, vaksin, lan enzim. Jalur biosintetik iki asring mbutuhake input energi sing akeh, utamane asale saka respirasi aerobik. Kajaba iku, akeh sistem enzim sing melu sintesis produk gumantung langsung marang oksigen. Kekurangan oksigen bisa ngganggu utawa nyuda efisiensi jalur kasebut.

Kajaba iku, tingkat DO tumindak minangka sinyal pangaturan. Konsentrasi DO sing dhuwur banget lan sithik bisa:
- Ngganti jalur metabolisme seluler, contone, owah-owahan saka respirasi aerobik menyang fermentasi anaerob sing kurang efisien.
- Micu respon stres seluler, nyebabake produksi produk sampingan sing ora dikarepake.
- Pengaruh tingkat ekspresi protein eksogen.

Kanthi ngontrol tingkat DO kanthi tepat ing macem-macem tahapan fermentasi, bisa nuntun metabolisme seluler menyang sintesis produk target maksimal, saengga bisa entuk fermentasi kanthi kapadhetan dhuwur lan ngasilake dhuwur.

Pambuka Bagan Aliran Banyu kanggo Bio Pharmaceuticals

3. Kanggo Nyegah Kurang Oksigen utawa Keluwihan
Kekurangan oksigen (hipoksia) bisa nyebabake akibat sing abot:
- Wutah sel lan sintesis produk mandheg.
- Metabolisme pindhah menyang jalur anaerob, nyebabake akumulasi asam organik kayata asam laktat lan asam asetat, sing ngedhunake pH medium kultur lan bisa ngracuni sel.
- Hipoksia sing berpanjangan bisa nimbulaké karusakan sing ora bisa dibalèkaké, kanthi pemulihan ora lengkap sanajan pasokan oksigen dibalèkaké.

Keluwihan oksigen (supersaturasi) uga nyebabake risiko:
- Bisa nyebabake stres oksidatif lan pembentukan spesies oksigen reaktif (ROS), sing ngrusak membran sel lan biomolekul.
- Aerasi lan agitasi sing berlebihan nambah konsumsi energi lan biaya operasional, sing nyebabake sampah sumber daya sing ora perlu.

4. Minangka Parameter Kritis kanggo Ngawasi Real-Time lan Kontrol Umpan Balik

DO minangka parameter wektu nyata, terus-terusan, lan komprehensif sing nggambarake kondisi internal sistem fermentasi. Owah-owahan ing tingkat DO kanthi sensitif bisa nuduhake macem-macem kahanan fisiologis lan operasional:
- Wutah sel kanthi cepet nambah konsumsi oksigen, nyebabake tingkat DO mudhun.
- Kurangé substrat utawa inhibisi nyepetake metabolisme, nyuda konsumsi oksigen lan nyebabake tingkat DO mundhak.
- Kontaminasi dening mikroorganisme asing ngowahi pola konsumsi oksigen, nyebabake fluktuasi DO sing ora normal lan dadi sinyal peringatan dini.
- Kerusakan peralatan, kayata kegagalan pengaduk, penyumbatan pipa ventilasi, utawa kesalahan filter, uga bisa nyebabake prilaku DO sing ora normal.

Kanthi nggabungake pemantauan DO nyata-nyata menyang sistem kontrol umpan balik otomatis, pangaturan tingkat DO sing tepat bisa digayuh liwat pangaturan dinamis paramèter ing ngisor iki:
- Kacepetan aduk: Nambah kacepetan nambah kontak gas-cair kanthi mecah gelembung, saéngga ningkatake efisiensi transfer oksigen. Iki minangka cara sing paling umum digunakake lan efektif.
- Tingkat aerasi: Nyetel tingkat aliran utawa komposisi gas mlebu (contone, nambah proporsi udara utawa oksigen murni).
- Tekanan tank: Tekanan sing mundhak nambah tekanan parsial oksigen, saengga nambah kelarutan.
- Suhu: Mudhunake suhu nambah kelarutan oksigen ing medium budaya.

Rekomendasi produk BOQU kanggo ngawasi fermentasi biologis online: