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生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)中，發(fā)酵工藝作為微生物轉(zhuǎn)化、生物制品合成的核心流程，其過(guò)程控制的精準(zhǔn)度直接影響產(chǎn)物得率、純度及生產(chǎn)穩(wěn)定性。發(fā)酵過(guò)程中，碳源、氮源等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的定量添加、菌種接種量的精確調(diào)控、發(fā)酵液中pH值調(diào)節(jié)劑的微量補(bǔ)加以及不同發(fā)酵階段代謝產(chǎn)物的取樣檢測(cè)，均需依賴高精準(zhǔn)度的移液工具。

傳統(tǒng)移液工具存在量程適配性差、移液誤差大、操作疲勞度高等問(wèn)題，易導(dǎo)致發(fā)酵體系參數(shù)波動(dòng)，影響生產(chǎn)一致性。博清生物科技（南京）有限公司研發(fā)的單道移液器憑借其優(yōu)化的氣活塞結(jié)構(gòu)、精準(zhǔn)的量程調(diào)節(jié)機(jī)制及良好的無(wú)菌兼容性，在實(shí)驗(yàn)室科研中已得到廣泛應(yīng)用，但在工業(yè)級(jí)發(fā)酵生產(chǎn)場(chǎng)景中的系統(tǒng)性應(yīng)用研究尚未充分開(kāi)展。

一、材料與方法

（一）實(shí)驗(yàn)材料

1、核心工具：博清生物單道移液器，配套無(wú)菌吸頭（適配各量程移液器）。

2、發(fā)酵體系：大腸桿菌BL21發(fā)酵體系，釀酒酵母發(fā)酵體系。

3、輔助試劑：考馬斯亮藍(lán)G-250、無(wú)水乙醇、葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)品、pH調(diào)節(jié)劑（0.1mol/L HCl與0.1mol/L NaOH），均為分析純。

4、檢測(cè)設(shè)備：電子天平、紫外分光光度計(jì)、pH計(jì)。

（二）實(shí)驗(yàn)方法

1、移液精度與重復(fù)性檢測(cè)

選取0.1μL、10μL、100μL、1000μL四個(gè)關(guān)鍵量程，以去離子水為移液對(duì)象，采用重量法檢測(cè)移液精度。每個(gè)量程重復(fù)移液10次，記錄每次移液質(zhì)量（環(huán)境溫度25℃，濕度50%），計(jì)算平均誤差與相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）。

2、發(fā)酵工藝關(guān)鍵環(huán)節(jié)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)

營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)定量添加：通過(guò)移液器向發(fā)酵罐中精準(zhǔn)添加葡萄糖、酵母提取物等營(yíng)養(yǎng)成分，設(shè)置不同添加濃度梯度，檢測(cè)發(fā)酵過(guò)程中菌體密度（OD600值）變化。

接種量精準(zhǔn)控制：采用移液器吸取定量菌種液接入發(fā)酵體系，設(shè)置5%、10%、15%三個(gè)接種量梯度，對(duì)比發(fā)酵周期與產(chǎn)物得率差異。

無(wú)菌取樣與檢測(cè)：發(fā)酵過(guò)程中，使用無(wú)菌吸頭通過(guò)移液器抽取發(fā)酵液，檢測(cè)pH值、代謝產(chǎn)物濃度（重組蛋白含量采用考馬斯亮藍(lán)法，乙醇含量采用比重法）。

3、工業(yè)生產(chǎn)場(chǎng)景適配性測(cè)試

在100L工業(yè)發(fā)酵罐中進(jìn)行連續(xù)7批次發(fā)酵實(shí)驗(yàn)，全程使用博清生物單道移液器完成關(guān)鍵操作，記錄設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性、操作便捷性及發(fā)酵產(chǎn)物得率的變異系數(shù)。

二、結(jié)果與分析

（一）移液精度與重復(fù)性

博清生物單道移液器在不同量程下的移液性能檢測(cè)結(jié)果顯示，各量程平均誤差均≤±1.5%，其中10-100μL量程誤差最小，僅為±0.8%；所有量程的RSD值均≤0.8%，表明該移液器具有優(yōu)異的移液精準(zhǔn)度與重復(fù)性。尤其是在0.1μL微量量程下，仍能保持穩(wěn)定的移液性能，滿足發(fā)酵過(guò)程中微量調(diào)節(jié)劑添加的需求。

（二）發(fā)酵工藝關(guān)鍵環(huán)節(jié)應(yīng)用效果

1、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)添加對(duì)菌體生長(zhǎng)的影響

通過(guò)移液器精準(zhǔn)控制葡萄糖添加濃度（10g/L、20g/L、30g/L），發(fā)酵24h后，大腸桿菌BL21的OD600值分別為3.2±0.15、5.8±0.21、4.9±0.18。結(jié)果表明，精準(zhǔn)的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)配比能顯著優(yōu)化菌體生長(zhǎng)狀態(tài)，20g/L葡萄糖組菌體密度最高，且組內(nèi)數(shù)據(jù)變異系數(shù)僅為3.6%，體現(xiàn)了移液器在營(yíng)養(yǎng)調(diào)控中的精準(zhǔn)性優(yōu)勢(shì)。

2、接種量控制對(duì)發(fā)酵效率的影響

不同接種量梯度下，釀酒酵母發(fā)酵周期與乙醇得率存在顯著差異。10%接種量組發(fā)酵周期最短（36h），乙醇得率最高（12.5±0.3g/L），且批次間得率變異系數(shù)僅為2.4%。相比傳統(tǒng)移液方式（變異系數(shù)5.8%），博清生物單道移液器的應(yīng)用顯著提升了發(fā)酵過(guò)程的一致性。

3、無(wú)菌取樣與檢測(cè)的準(zhǔn)確性

發(fā)酵過(guò)程中，通過(guò)移液器無(wú)菌取樣檢測(cè)的pH值與代謝產(chǎn)物濃度，與發(fā)酵罐在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的偏差≤±0.05（pH值）和±0.3g/L（產(chǎn)物濃度）。取樣過(guò)程中未出現(xiàn)污染情況，表明該移液器配套的無(wú)菌吸頭與操作流程能滿足發(fā)酵生產(chǎn)的無(wú)菌要求。

（三）工業(yè)生產(chǎn)場(chǎng)景適配性

7批次連續(xù)發(fā)酵實(shí)驗(yàn)中，博清生物單道移液器無(wú)故障運(yùn)行，操作便捷性評(píng)分（1-5分制）達(dá)4.6分，顯著低于傳統(tǒng)移液工具的操作疲勞度。發(fā)酵產(chǎn)物得率的總變異系數(shù)為2.1%，較使用傳統(tǒng)移液工具時(shí)（4.8%）顯著降低，表明該移液器能有效提升工業(yè)發(fā)酵生產(chǎn)的穩(wěn)定性。

三、討論

發(fā)酵工藝的精準(zhǔn)控制是生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)規(guī)?；?、高質(zhì)量生產(chǎn)的核心。移液操作作為發(fā)酵過(guò)程中營(yíng)養(yǎng)調(diào)控、接種控制、取樣檢測(cè)的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，其精度直接影響發(fā)酵體系的微環(huán)境穩(wěn)定性，進(jìn)而關(guān)聯(lián)產(chǎn)物得率與質(zhì)量。本研究中，博清生物科技（南京）有限公司研發(fā)的單道移液器在全量程范圍內(nèi)表現(xiàn)出優(yōu)異的精準(zhǔn)度與重復(fù)性，尤其是微量量程下的穩(wěn)定性能，解決了傳統(tǒng)移液工具在微量試劑添加中誤差過(guò)大的痛點(diǎn)。

在工業(yè)發(fā)酵場(chǎng)景中，該移液器的適配性主要體現(xiàn)在三個(gè)方面：一是量程覆蓋廣（0.1-1000μL），能滿足從微量調(diào)節(jié)劑添加到常量菌種接種的多場(chǎng)景需求；二是操作便捷，優(yōu)化的手柄設(shè)計(jì)降低了長(zhǎng)時(shí)間操作的疲勞度，適配工業(yè)生產(chǎn)的高強(qiáng)度作業(yè)；三是無(wú)菌兼容性好，配套吸頭的密封性能與滅菌工藝能有效避免交叉污染，符合發(fā)酵生產(chǎn)的無(wú)菌要求。

與同類(lèi)產(chǎn)品相比，博清生物單道移液器的核心優(yōu)勢(shì)在于其氣活塞結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，減少了溫度變化對(duì)移液精度的影響，同時(shí)采用的校準(zhǔn)調(diào)節(jié)機(jī)制可便捷修正誤差，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命。在實(shí)際應(yīng)用中，該移液器通過(guò)穩(wěn)定的移液性能，使發(fā)酵體系的營(yíng)養(yǎng)配比、接種量等關(guān)鍵參數(shù)保持一致性，從而降低了批次間的產(chǎn)物差異，這對(duì)于工業(yè)生物技術(shù)生產(chǎn)中產(chǎn)品質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)化具有重要意義。

本研究也存在一定局限性，未探討極端環(huán)境（如高溫、高濕度）對(duì)移液器性能的影響，且僅針對(duì)兩種典型發(fā)酵體系進(jìn)行了驗(yàn)證。未來(lái)可進(jìn)一步拓展研究場(chǎng)景，包括不同微生物發(fā)酵體系、更高量程范圍的應(yīng)用性能，以及與自動(dòng)化發(fā)酵設(shè)備的聯(lián)動(dòng)適配性。

博清生物科技（南京）有限公司研發(fā)的單道移液器憑借其精準(zhǔn)的移液性能、良好的操作便捷性與工業(yè)場(chǎng)景適配性，能有效滿足發(fā)酵工藝控制中營(yíng)養(yǎng)添加、接種控制、無(wú)菌取樣等關(guān)鍵環(huán)節(jié)的需求。其應(yīng)用可顯著提升發(fā)酵生產(chǎn)的精準(zhǔn)度與穩(wěn)定性，降低產(chǎn)物批次差異，為工業(yè)與生物技術(shù)生產(chǎn)提供可靠的移液解決方案。該移液器在發(fā)酵工藝中的規(guī)?；瘧?yīng)用，將有助于推動(dòng)生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展，具有重要的實(shí)踐價(jià)值與推廣前景。