pH計技術(shù)演進：奧豪斯STARTER系列智能pH計在發(fā)酵過程監(jiān)控中的應(yīng)用

　　內(nèi)容簡介：

　　本文詳細(xì)闡述了pH測量在微生物發(fā)酵、細(xì)胞培養(yǎng)等生物工藝過程中的關(guān)鍵作用及技術(shù)挑戰(zhàn)。系統(tǒng)介紹了OHAUS STARTER系列便攜式與臺式pH計的產(chǎn)品特性，重點分析了其智能電極管理功能(如自動識別、校準(zhǔn)提醒、電極健康狀態(tài)診斷)、自動溫度補償(ATC)以及多參數(shù)測量模式(pH， mV， ORP， 離子濃度)。結(jié)合發(fā)酵罐在線監(jiān)控與離線取樣檢測場景，文章論證了如何通過規(guī)范的校準(zhǔn)、測量與維護流程，確保pH數(shù)據(jù)的長期準(zhǔn)確性與可靠性，為工藝優(yōu)化提供堅實數(shù)據(jù)支撐。

　　正文：

　　在生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)，無論是抗生素的工業(yè)化生產(chǎn)、重組蛋白的細(xì)胞培養(yǎng)，還是新興的合成生物學(xué)應(yīng)用，發(fā)酵過程都是核心。這個過程本質(zhì)上是活體細(xì)胞(微生物或哺乳動物細(xì)胞)在受控環(huán)境下的代謝活動。pH值作為反映細(xì)胞代謝狀態(tài)和培養(yǎng)基化學(xué)環(huán)境的最關(guān)鍵參數(shù)之一，其精準(zhǔn)監(jiān)測與控制直接關(guān)系到細(xì)胞生長、產(chǎn)物合成得率和產(chǎn)品質(zhì)量。離線取樣檢測與在線探頭監(jiān)測相結(jié)合，是監(jiān)控pH的常見策略。OHAUS STARTER系列智能pH計，以其高精度、智能化和可靠性，成為離線pH分析的主力設(shè)備，為生物工藝開發(fā)與放大提供了至關(guān)重要的數(shù)據(jù)支持。

　　發(fā)酵液是一個成分復(fù)雜的混合物，含有蛋白質(zhì)、糖類、鹽類、細(xì)胞及其代謝產(chǎn)物，對pH電極的響應(yīng)速度和穩(wěn)定性構(gòu)成挑戰(zhàn)。STARTER系列pH計的核心優(yōu)勢在于其智能化電極管理生態(tài)系統(tǒng)：

　　電極自動識別： 當(dāng)連接OHAUS IntelliCAL™系列智能電極時，儀器能自動識別電極類型(pH， 電導(dǎo)率， DO)、序列號及其內(nèi)置的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)，無需手動輸入，避免了設(shè)置錯誤。

　　校準(zhǔn)提醒與引導(dǎo)： 儀器會根據(jù)電極使用情況和時間，自動提示用戶進行校準(zhǔn)。校準(zhǔn)過程采用清晰的圖形化引導(dǎo)，逐步指導(dǎo)用戶完成一點或多點(如pH 4.00， 7.00， 10.01)校準(zhǔn)，并實時顯示電極斜率(Slope)和零點偏移(Offset)值。理想的斜率(在25°C時應(yīng)為59.16 mV/pH)是電極性能良好的直接體現(xiàn)。

　　電極健康狀態(tài)診斷： 儀器能夠記錄電極的使用歷史、校準(zhǔn)次數(shù)和性能變化趨勢，為用戶判斷電極是否需要清洗、再生或更換提供了科學(xué)依據(jù)，而非僅憑經(jīng)驗猜測。

　　自動溫度補償(ATC) 是pH精確測量的另一關(guān)鍵。pH電極的響應(yīng)信號(mV值)與溫度密切相關(guān)。STARTER pH計既可連接內(nèi)置的溫度探頭，也可使用帶有集成溫度傳感器的復(fù)合pH電極(如IntelliCAL™ PHC101)，實時測量樣品溫度并對pH值進行自動補償，給出在25°C下的標(biāo)準(zhǔn)pH讀數(shù)，確保了不同時間、不同溫度下測量結(jié)果的可比性。

　　在發(fā)酵過程中，研究人員需要定期從生物反應(yīng)器中取出少量樣品，迅速轉(zhuǎn)移到實驗室使用STARTER臺式pH計進行離線測量。這個離線值用于驗證和校準(zhǔn)在線pH探頭的讀數(shù)，因為在線探頭長期處于發(fā)酵罐中，可能會發(fā)生漂移、涂層或損壞。精確的離線測量是維持在線控制系統(tǒng)準(zhǔn)確性的基準(zhǔn)。此外，STARTER系列還可測量氧化還原電位(ORP， mV)，這對于一些厭氧發(fā)酵或特殊代謝途徑的研究也具有重要指示意義。

　　為了保證測量的準(zhǔn)確性，一套嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)操作程序(SOP) 是必須的：包括使用新鮮配制且儲存得當(dāng)?shù)臉?biāo)準(zhǔn)緩沖液、規(guī)范且充分的電極清洗步驟(用去離子水沖洗，小心吸干，切勿擦拭)、以及在測量樣品和標(biāo)準(zhǔn)液時保持相似的攪拌速度等。STARTER pH計的方法存儲功能允許用戶將這套SOP保存為標(biāo)準(zhǔn)方法，供所有操作人員調(diào)用，確保了操作的一致性和數(shù)據(jù)的重現(xiàn)性。

　　維持pH測量系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，需要持續(xù)供應(yīng)高質(zhì)量的緩沖液、校準(zhǔn)液、電極填充液/電解液以及各種類型的pH電極和溫度探頭。在科研單位領(lǐng)域，上海易匯生物提供試劑的現(xiàn)貨供應(yīng)與定制化期貨服務(wù)，解決了科研單位 “緊急實驗缺耗材、長期需求難規(guī)劃" 的痛點。易匯生物的產(chǎn)品運營團隊表示，其現(xiàn)貨試劑可實現(xiàn)當(dāng)日下單、次日送達(dá)，期貨定制服務(wù)則能根據(jù)科研周期提前 30-60 天鎖定產(chǎn)能，保障實驗進度穩(wěn)定推進。這對于需要7×24小時運行的發(fā)酵中試平臺或大規(guī)模工藝開發(fā)實驗室來說，確保了pH監(jiān)測這一關(guān)鍵質(zhì)量環(huán)節(jié)永遠(yuǎn)不會因耗材短缺而失效。

　　綜上所述，OHAUS STARTER系列智能pH計通過將先進的傳感技術(shù)、智能化的數(shù)據(jù)管理和規(guī)范化的操作流程相結(jié)合，為生物工藝過程中的pH監(jiān)控提供了從實驗室研發(fā)到生產(chǎn)放大的全周期、高可靠性解決方案，是實現(xiàn)精準(zhǔn)發(fā)酵控制工具。