发酵尾气分析仪

发酵和尾气分析

发酵尾气分析仪已经是现在发酵中几乎不可缺少的工具和方法。通过监测食品发酵过程的尾气含量，寻找其中的敏感参数，能够分析吃发酵过程的Z佳干预点，进而采取相应措施对发酵过程进行优化，对Z终提高产量和品质有着重要意义。

在温度、ｐＨ、溶解氧、尾气组分等参数中，尾气组分浓度的变化反映了整个发酵过程中物质的变化情况，尤其对于耗氧和兼性好氧发酵来说，尾气中ＣＯ２和Ｏ２的变化，反映了发酵过程中微生物的代谢状态和代谢途径，已经被作为衡量发酵水平的重要指标气体。通过在线检测ＣＯ２和Ｏ２的变化，可以计算获得摄氧率（ＯＵＲ）、二氧化碳释放速率（ＣＥＲ）、呼吸熵（ＲＱ）等呼吸代谢参数。

ＯＵＲ是单位时间、单位体积发酵液中细胞消耗的氧气量，ＣＥＲ是单位时间、单位体积发酵液中细胞释放的二氧化碳量，ＲＱ是ＣＥＲ除以ＯＵＲ所得的商，这些指标直接反映了细胞的生长代谢状态，对于发酵状态识别、供氧控制优化、流加补料以及故障预判等，都具有指导意义。尤其在工业发酵的放大过程中，大罐和小罐的细胞代谢特性是否一致是放大成功与否的关键，而要达到此目标，细胞代谢相关的宏观生理参数尤为重要，这些参数在工业规模的发酵大罐中与实验小罐一致时，发酵过程的放大就会取得成功。

尾气分析的主要方法

目前，发酵尾气的检测方法主要有基于红外和顺磁原理的发酵尾气分析仪和过程气体质谱分析仪。

尾气分析仪只能检测氧气和二氧化碳的含量，采样密度也不能太大，一台仪器一般仅能同时监测四路发酵尾气。而近年来，过程气体质谱分析技术悄然兴起，并具有很好的应用潜力。

与发酵尾气分析仪相比，过程气体质谱分析仪具有分析速度快、检测精度高、可监测通道数多、可同时检测多种气体组分等优势。早在２０世纪９０年代，就已经有质谱仪应用于啤酒酵母的研究中，对摄氧率进行测定。

尾气分析在有机酸发酵中的应用

有机酸包括乳酸、柠檬酸、葡萄糖酸等，均是常用的食品添加剂。乳酸具有很强的防腐保鲜功效，不但可以YJ、延长食品保鲜期，还有调味、保持食品色泽和提高产品质量等作用。王然明等在乳酸发酵工艺控制研究中，应用过程质谱仪分析尾气，对于乳酸发酵过程代谢进行分析，利用质谱仪分析尾气对凝结芽孢杆菌发酵乳酸过程进行微耗氧发酵供氧６３２市场分析２０１５年第１期水平的精确控制，将菌体的摄氧率控制在０．７０ｍｍｏｌ／（Ｌ·ｈ）时，凝结芽孢杆菌发酵乳酸的Z佳合成速率可以达到２.７８ｇ／（Ｌ·ｈ）。该研究还发现，尾气数据也是乳酸发酵终点判断的有力依据，根据实时尾气数据获得生理参数的趋势变化，及时判定发酵终点，并对发酵过程副产物的代谢进行分析，对提升乳酸产品质量控制起到了非常关键的作用。质谱仪提供的尾气数据对于乳酸发酵产量和质量均有提高，并可实现在线控制。

尾气分析在氨基酸发酵中的应用

氨基酸发酵在发酵工业中占有重要地位，其发酵生产菌大多数为需氧菌或兼性厌氧菌，发酵液中的氧是菌体生长与代谢的必需品，因此，对发酵过程中氧的调控极为重要，尾气中Ｏ２和ＣＯ２的含量可作为实际控制的参考指标。谷氨酸是目前世界上产量Zda的氨基酸，它不仅是日用调味品味精、鸡精的主体，同时也是其他氨基酸制品、多种化学品、医药品、保健食品的重要原料，应用非常广泛。肖杰等在对ＲＱ控制在谷氨酸发酵过程中的应用研究中发现，通过调节操作条件，可改变产酸期的ＲＱ水平，如果将发酵过程中的ＲＱ值控制在较低水平（０．５），ＴＣＡ循环通量可被控制在合理水平上，谷氨酸脱氢酶的高活力同时也得到保持，在这种较低水平的ＲＱ调控条件下，可以获得较高水平的谷氨酸发酵产酸率和糖转化率。