Continuous On-line Estimation of Cell Growth and Substrate Consumption Using a Computer-coupled Mass Spectrometer

Computer-coupled Mass Sepctrometer를 이용한 세포증식과 기질소모의 연속적 On-line추정

From the on-line mass spectrometric analyese of the exhaust gaseous composition of fermentor and the material balance equations for oxygen and carbon dioxide, oxygen uptake rate (OUR) and carbon dioxide evolution rate (CER) were calculate using a personal computer (IBM PC-AT) interfaced to a quadrupole mass spectromter. The calculate OUR and CER were used for the indirect estimation of cell and substrate concentrations during the batch culture of Candida utilis. For the estimation of sustrate concentration, the yield model of Pirt was applied. It was found that the cell and substrate (glucose) concentration could be ssatisfactorily estimataed and the results showed the more accurate estimations of both fermentation state variables when OUR data were used than CER data.

Candida utilis를 model균주로 하여 세포증식과 기질소모를 on-line 간접측정하고자 개인용 컴퓨터(IBM PC-AT)와 interface된 quadrupole mass spectrometer로 발효 배기가스를 분석하였다. 5분마다 연속적으로 분석되는 질소, 산소, 이산화 탄소 및 수증기의 mole백분율(%)로부터 산소 소비속도(OUR)와 이산화 탄소 발생속도(CER)를 on-line으로 계산하였다. 미리 실험 결과치로부터 결정한 maintenance와 수율 상수들($k_1k_2 $ 값을 이용하여 세포농도와 기질인 포도당의 농도를 on-line으로 간접추정하였다. 간접추정된 값들은 실험적으로 측정한 세포농도 및 기질농도와 잘 일치함을 알 수 있었다.