Pawarta - Pemantauan Kadar Oksigen Terlarut ing Proses Fermentasi Bio Farmasi

Apa kuwi Oksigen Terlarut?

Oksigen Terlarut (DO) nuduhake oksigen molekuler (O_₂) sing larut ing banyu. Iki beda karo atom oksigen sing ana ing molekul banyu (H_₂O), amarga ana ing banyu awujud molekul oksigen independen, sing asale saka atmosfer utawa sing diasilake liwat fotosintesis dening tanduran akuatik. Konsentrasi DO dipengaruhi dening macem-macem faktor, kalebu suhu, salinitas, aliran banyu, lan aktivitas biologis. Dadi, iki dadi indikator kritis kanggo netepake status kesehatan lan polusi lingkungan akuatik.

Oksigen sing larut nduweni peran penting kanggo ningkatake metabolisme mikroba, mengaruhi respirasi seluler, pertumbuhan, lan biosintesis produk metabolisme. Nanging, tingkat oksigen sing larut sing luwih dhuwur ora mesthi migunani. Oksigen sing berlebihan bisa nyebabake metabolisme luwih lanjut saka produk sing akumulasi lan bisa nyebabake reaksi beracun. Tingkat DO optimal beda-beda ing antarane spesies bakteri sing beda-beda. Contone, sajrone biosintesis penisilin, DO biasane dijaga ing udakara 30% saturasi udara. Yen DO mudhun dadi nol lan tetep ing tingkat kasebut sajrone limang menit, pembentukan produk bisa uga kaganggu banget. Yen kondisi iki terus nganti 20 menit, kerusakan sing ora bisa dibalekake bisa kedadeyan.

Saiki, sensor DO sing paling umum digunakake mung bisa ngukur saturasi udara relatif, tinimbang konsentrasi absolut oksigen sing terlarut. Sawise sterilisasi medium kultur, aerasi lan pengadukan ditindakake nganti pembacaan sensor stabil, ing titik kasebut nilaine disetel dadi saturasi udara 100%. Pangukuran sabanjure 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 saturasi udara umume cukup kanggo ngawasi lan ngontrol proses fermentasi.

Ing njero fermentor, tingkat DO bisa beda-beda ing saben wilayah. Sanajan angka stabil dipikolehi ing sawijining titik, fluktuasi isih bisa kedadeyan ing media kultur tartamtu. Fermentor sing luwih gedhe cenderung nuduhake variasi spasial sing luwih gedhe ing tingkat DO, sing bisa mengaruhi pertumbuhan lan produktivitas mikroba kanthi signifikan. Bukti eksperimen nuduhake yen, sanajan tingkat DO rata-rata bisa uga 30%, kinerja fermentasi ing kahanan sing fluktuatif luwih murah tinimbang ing kahanan sing stabil. Mulane, ing skala fermentor—ngluwihi pertimbangan kamiripan geometris lan daya—nyilikake variasi DO spasial tetep dadi tujuan riset utama.

Apa sebabe Pemantauan Oksigen Terlarut Penting ing Fermentasi Biofarmasi?

1. Kanggo Njaga Lingkungan Pertumbuhan Optimal kanggo Mikroorganisme utawa Sel
Fermentasi industri biasane nglibatake mikroorganisme aerobik, kayata Escherichia coli lan ragi, utawa sel mamalia, kayata sel Ovarium Hamster Cina (CHO). Sel-sel iki fungsine minangka "pekerja" ing sistem fermentasi, mbutuhake oksigen kanggo respirasi lan aktivitas metabolisme. Oksigen dadi akseptor elektron terminal ing respirasi aerobik, sing ngaktifake produksi energi ing bentuk ATP. Pasokan oksigen sing ora cukup bisa nyebabake sesek napas sel, mandheg tuwuh, utawa malah pati sel, sing pungkasane nyebabake kegagalan fermentasi. Pemantauan tingkat DO njamin konsentrasi oksigen tetep ana ing kisaran optimal kanggo tuwuh lan kelangsungan urip sel sing lestari.

2. Kanggo Njamin Sintesis Produk Target sing Efisien
Tujuan fermentasi biofarmasi ora mung kanggo ningkatake proliferasi sel nanging uga kanggo nggampangake sintesis produk target sing dikarepake kanthi efisien, kayata insulin, antibodi monoklonal, vaksin, lan enzim. Jalur biosintetik iki asring mbutuhake input energi sing substansial, utamane sing asale saka respirasi aerobik. Kajaba iku, akeh sistem enzimatik 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 endhek bisa:
- Ngowahi jalur metabolisme seluler, contone, owah saka respirasi aerobik menyang fermentasi anaerobik sing kurang efisien.
- Micu respon stres seluler, sing nyebabake produksi produk sampingan sing ora dikarepake.
- Mempengaruhi 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 asil sing dhuwur.

Pambuka Bagan Aliran Banyu kanggo Bio Pharmaceuticals

3. Kanggo Nyegah Kekurangan utawa Kelebihan Oksigen
Kekurangan oksigen (hipoksia) bisa nyebabake akibat sing serius:
- Pertumbuhan sel lan sintesis produk mandheg.
- Metabolisme owah menyang jalur anaerobik, sing nyebabake akumulasi asam organik kayata asam laktat lan asam asetat, sing nyuda pH medium kultur lan bisa ngracuni sel.
- Hipoksia sing berkepanjangan bisa nyebabake kerusakan sing ora bisa dibatalake, kanthi pemulihan ora lengkap sanajan pasokan oksigen wis pulih.

Oksigen sing berlebihan (supersaturasi) uga nduweni risiko:
- Iki 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 pemborosan sumber daya sing ora perlu.

4. Minangka Parameter Kritis kanggo Pemantauan Wektu Nyata lan Kontrol Umpan Balik

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

Kanthi nggabungake pemantauan DO wektu nyata menyang sistem kontrol umpan balik otomatis, regulasi tingkat DO sing tepat bisa ditindakake liwat penyesuaian dinamis saka parameter ing ngisor iki:
- Kacepetan ngaduk: Nambah kacepetan nambah kontak gas-cair kanthi mecah gelembung, saengga ningkatake efisiensi transfer oksigen. Iki minangka cara sing paling umum digunakake lan efektif.
- Laju aerasi: Nyetel laju aliran utawa komposisi gas mlebu (contone, nambah proporsi udara utawa oksigen murni).
- Tekanan tangki: Mundhake tekanan bakal nambah tekanan parsial oksigen, saengga nambah kelarutan.
- Suhu: Mudhunake suhu nambah kelarutan oksigen ing medium kultur.

Rekomendasi produk BOQU kanggo pemantauan online fermentasi biologis: