解析发酵过程中KLa、OUR、OTR、DO参数间关系

目前常用的KLA测定方法有直接法、动态法与亚硫酸钠氧化法。本文重点介绍利用亚硫酸钠模拟细胞耗氧，结合连续培养的稳态，简便快捷地进行了KLA值的测定。

 在催化剂钴或铜离子离子存在时，亚硫酸钠能迅速被氧化为硫酸钠。利用这个特点，在反应器连续通气搅拌的条件下，可将亚硫酸钠以一定速度连续注入反应器中，此时耗氧率可以通过注入亚硫酸钠的速率计算得到

 随耗氧剂的不断加入，反应器中的溶解氧被消耗，溶氧值下降，从而形成反应器内液相的传氧推动力。处于连续培养稳态时，反应液中的溶 氧浓度恒定不变，即dc/dt为零，所以此时供氧与耗氧相等。从而经过公式转变，得到KLa的计算公式：

实验条件

检测仪器及设备：百仑生物10L玻璃发酵罐，溶氧电极、蠕动泵、溢流装置、温控系统及记录系统等组装成实验系统。通过调节搅拌转速和通气量，提供不同的供氧条件。分别加入用蒸馏水现配的0.05mol/l亚硫酸钠溶液做耗氧剂，由溶氧电极监测反应液中溶氧浓度变化情况，以溢流管维持恒定的反应液体积。由于温度会影响检测结果，因此全程保证温度一致。

操作方法

实验时先在百仑细胞反应器中加入一定量的7L蒸馏水，然后向百仑细胞反应器中加入5ml,1mol/l CuSO4溶液，连续通气15min，使反应液中溶解氧达到饱和状态。校正溶氧电极输出为100%,并自动记录。 将新配制的亚硫酸钠溶液经蠕动泵加入反应器，通气量经流量计阀门调节，搅拌转速在100~800rpm间调节。根据供氧能力的差别，相应改变蠕动泵的转速，使每个操作条件下，均能达到稳态。待溶氧浓度恒定后，记录C/C*值。

动态计算KLa的方法

 OTR是发酵中设施供氧的能力或者状态，OUR是细胞摄氧的水平或状态。因此OTR相当于KLa与C*-C的积。所以当DO上升时，代表OTR大于OUR，反应亦然。

 当尾气氧含量可以检测时，便可以通过空气流量，空气氧含量及尾气氧含量等指标进行质量守恒，便可以计算出OUR。dc/dt可以通过溶氧的变化进行计算得到。比如在1小时内，DO从70%，降低到60%，那么通过计算10%DO相当于的氧浓度变化，可以计算出。C*-C也可以通过35%DO（60%和70%的均值为65%，与100%的差值是35%）相当于的氧浓度变化得到。这样便可以动态的计算出KLa，那么OTR，就可以通过KLa和C*-C得到。