用于分批发酵和体外分析平台的气体测量方法技术

本发明专利技术描述了一种用于执行气体分析测量的方法，所述方法包括将气体流或气体样品引导至气体流测量装置(10)，所述气体流测量装置(10)包括气体入口和具有明确的和预定义的内部几何物理体积和有效体积的气体隔室(1)，所述气体隔室(1)具有一个气体积聚端和一个升降端并具有枢转元件，所述枢转元件使所述气体隔室(1)向上枢转以释放包含在其中的气体然后再向下枢转至其初始位置并根据杠杆效应操作，其中所述气体隔室(1)布置在封闭的湿润空间隔室(2)中，这意味着所述气体隔室(1)仅经由气体入口和气体出口连接到外部，所述气体隔室(1)还具有至少一个传感器，用于所述气体流的体积测量，其中执行用于评估分批发酵和/或用于在体外分析平台中的所述方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于分批发酵和体外分析平台的气体测量方法
本专利技术涉及用于气体分析测量的方法，该方法旨在用于在不同行业领域中的各种应用的包括厌氧和有氧呼吸分析的分批发酵测定和/或体外分析中。
技术介绍
目前在本领域和市面上存在许多已知的和已使用的气体测量技术，一般来讲，包括沼气生产领域和/或发酵领域。此外，还在动物营养领域使用了测压方法形式的气体测量。本专利技术涉及优化用于分批发酵测定和/或体外分析的气体测量方法，其以非常准确和精确的方式来测量而优化，例如针对动物或人类营养、或肠道微生物群评估领域中的体外分析。
技术实现思路
上述目的通过用于执行气体分析测量的方法实现，所述方法包括将气体流或气体样品引导至气体流测量装置，所述气体流测量装置具有气体隔室，该气体隔室具有明确的和预定义的内部几何物理体积和有效体积，其中所述方法还包括使用气体流测量装置执行气体流的体积测量，并且其中所述方法针对分批发酵测定和/或体外分析执行，该测定包括厌氧和有氧呼吸分析。根据第一方面，本专利技术涉及用于执行气体分析测量的方法，所述方法包括将气体流或气体样品引导至气体流测量装置，所述气体流测量装置包括气体入口和具有明确的和预定义的内部几何物理体积和有效体积的气体隔室，该气体隔室具有一个气体积聚端和一个升降端并具有枢转元件，该枢转元件使气体隔室向上枢转以释放包含在其中的气体然后再向下枢转至其初始位置并根据杠杆效应操作，其中气体隔室布置在封闭的湿润空间隔室中，这意味着该气体隔室仅经由气体入口和气体出口连接到外部，该气体隔室还具有至少一个传感器，用于气体流的体积测量，其中执行用于评估分批发酵和/或用于体外分析平台中的方法。从上面可以理解，气体隔室是布置在封闭隔室中的流动池，封闭隔室是封闭的湿润空间。根据本专利技术将单个流动池布置在单个封闭湿润空间隔室中的该布置具有若干优点。首先，根据本专利技术的该布置允许在移除特定气体组分之后，即当根据本专利技术的若干测量装置串联连接时，允许在多于一个气体测量装置中测量气体料流。此外，这意味着经由使用根据本专利技术的体积测量方法的分析，本专利技术能够测量气体总量和单独气体组分类型，即不需要使用诸如GC或红外传感器之类的昂贵仪器的直接气体组合物分析。在该背景下，可能提及的是，已知的气体测量装置，诸如在WO2010120229、WO2010120230、US4064750和GB2531331中所公开的那些，不具有根据本专利技术的该布置类型，即在单个封闭的湿润空间隔室中布置单个气体隔室或流动池。因此，这些装置在不使用额外的设备诸如GC或红外传感器的情况下，不能提供用于气体总量测量和单独气体组分分析的解决方案。从上面可以理解，本专利技术的一个非常重要的方面是气体流的体积测量和与分批发酵测定和/或体外分析的行业应用关联的步骤，该测定包括厌氧和有氧呼吸分析。这实现了非常高的准确度，并且使实验变化和误差的风险降至最低，这些方法就是如此。目前仅使用了这些测压方法，其中产生过压或欠压是测量的实际驱动因素。对于根据本专利技术的方法而言并非如此，其中气体测量为体积测量并且不需要过压。此外，关于上述内容，应当提及的是，可通过实时数据采集连续地执行测量。此外，根据本专利技术的方法可用于若干行业应用。一般来讲，本专利技术可用于以下应用，包括沼气测量分析、动物饲料分析、肠道微生物群评估、人类营养分析、温室气体排放分析、水和废水的生化需氧量(BOD)分析、用于废水中的脱氮的厌氧氨氧化工艺、生物乙醇生产、酵母发酵、可组合性分析等。本专利技术尤其涉及有关人类营养、动物饲料、BOD分析、可组合性和温室气体排放领域中分析的应用。附图说明图1示出了适用于根据本专利技术的系统的气体流测量装置的一个实施方案。图2a和图2b还示出了根据图1的气体流测量装置，然而在该情况下，所有部件均完全分离。图2c示出了本专利技术的又一个实施方案，在该情况下通过直接焊接而不是使用密封环来实现密封。图3示出了根据本专利技术的一种可能方法的示意性框图，其中它们的步骤在框中呈现。图4-6示出了评估根据本专利技术的方法时的不同试验的图表。在这些图中，图4示出了在生化甲烷产能测试期间的温度和压力的动态分布，图5示出当假设不同因素恒定时生化甲烷产能测试的记录的累计体积，以及针对每种情况的随时间推移的误差百分比，而图6示出了随时间推移以归一化的mL计的累计气体体积，并具有最终pH值。本专利技术的具体实施方案下文说明了本专利技术的具体实施方案。首先，如上文所暗示，根据本专利技术的方法可用于许多不同的行业应用。根据一个具体实施方案，通过使用气体流测量装置在体外分析测试中执行气体流的体积测量。根据本专利技术的体外分析可用于许多不同的应用，例如动物饲料分析、肠道微生物群评估或营养以及人类食物/营养的分析，例如功能性食物，诸如特殊人群的饮食，包括患者、婴儿、老年人，以及运动中使用的个人饮食治疗等。因此，根据本专利技术的一个实施方案，使用气体流测量装置执行以下各项：通过确定消化率来评估动物饲料/营养或人类食物/营养的具体特性，或者评估益生菌和/或益生元利用对肠道微生物群的影响，或者通过经由直接或间接气体排放确定发酵能力/产量或细菌代谢活性或例如代谢中间产物来评估酵母或细菌的代谢活性。关于动物营养，具体动物饲料的具体特性可通过饲料消化效果和相关的消化率动力学来确定。瘤胃发酵和气体产生之间存在密切关联。对于除反刍动物以外的单胃动物而言(例如猪和家禽)，也是如此。已报告气体产生测量方法并用于确定饲料的消化率，所述方法集中于基于压力的测压测量。这是与本专利技术相关的明显差异，本专利技术为体积测量。根据本专利技术的方法在动物营养领域中具有若干其他切入点，诸如优化动物饲料领域中的饲料，包括在继续进行体内测试之前筛选饲料样品或添加剂(例如酶、抗生素、二羧酸等)。关于人类营养，需注意以下内容。肠道微生物群是直接影响人类健康和疾病的高度专门化的器官。消化的食物对人类结肠微生物群的代谢活性和物质组成具有影响。诸如根据本专利技术提供的体外技术，提出了如今使用的体内技术的非常有意义的替代方案，该体外技术基于劳动密集型化学或微生物分析或昂贵的分析方法(诸如HPLC)。根据本专利技术的体外平台中的气体测量可用于食物的营养评估(饮食、食物建议、食品添加剂/补充剂发生器、婴儿营养、临床营养等)，但也可用于医疗、医疗保健和临床分析领域。肠道微生物群的改变可与具体的饮食模式和疾病相关联。微生物群产生的气体物质影响肠道的状态，从而影响人类对象的健康状态。此气体物质可用作生物标记以评估胃肠道功能以及与胃肠道相关的疾病的治疗。参考上文公开的内容，根据本专利技术的一个具体实施方案，气体流或气体样品的体积测量作为动物饲料/营养或人类食物/营养的消化率的体外分析测试执行。存在许多关于如何进行体外消化率测试的方案，并且其中一些方案利用气体测量。对于温度和压力的标准条件的校正常常描述得较差和/或使用不同的标准值来呈现，这可能导致校正体积中高达10％的差异。此外，许多校正中未涉及的另一个因素是气体的水含量。所有这些问题均通过使用根据本专利技术的方法来解决，该方法是具有实时温度和压力补偿的体积测量。此外，根据本专利技术的又一个实施方案，气体流或气体样品的体积测量作为动物饲料的反刍动物饲料评估执行，该饲料评估涉及动力学信息、消化率和/或可代谢能量含量。与本专利技术相关的其他关本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于执行气体分析测量的方法，所述方法包括将气体流或气体样品引导至气体流测量装置(10)，所述气体流测量装置(10)包括气体入口和具有明确的和预定义的内部几何物理体积和有效体积的气体隔室(1)，所述气体隔室(1)具有一个气体积聚端和一个升降端并具有枢转元件，所述枢转元件使所述气体隔室(1)向上枢转以释放包含在其中的气体然后再向下枢转至其初始位置并根据杠杆效应操作，其中所述气体隔室(1)布置在封闭的湿润空间隔室(2)中，这意味着所述气体隔室(1)仅经由气体入口和气体出口连接到外部，所述气体隔室(1)还具有至少一个传感器，用于所述气体流的体积测量，其中执行用于评估分批发酵和/或用于在体外分析平台中的所述方法。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.05.20 SE 1650687-51.用于执行气体分析测量的方法，所述方法包括将气体流或气体样品引导至气体流测量装置(10)，所述气体流测量装置(10)包括气体入口和具有明确的和预定义的内部几何物理体积和有效体积的气体隔室(1)，所述气体隔室(1)具有一个气体积聚端和一个升降端并具有枢转元件，所述枢转元件使所述气体隔室(1)向上枢转以释放包含在其中的气体然后再向下枢转至其初始位置并根据杠杆效应操作，其中所述气体隔室(1)布置在封闭的湿润空间隔室(2)中，这意味着所述气体隔室(1)仅经由气体入口和气体出口连接到外部，所述气体隔室(1)还具有至少一个传感器，用于所述气体流的体积测量，其中执行用于评估分批发酵和/或用于在体外分析平台中的所述方法。2.根据权利要求1所述的方法，其中通过使用所述气体流测量装置(10)在体外分析测试中执行所述气体流的所述体积测量。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中使用所述气体流测量装置(10)被执行以用于通过确定消化率来评估动物饲料/营养或人类食物/营养的具体特性；或通过确定发酵能力/产量或细菌代谢活性来评估肠道微生物群或酵母或细菌的活性。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述气体流或气体样品的体积测量作为所述动物饲料/营养或所述人类食物/营养的所述消化率或肠道微生物群的活性的体外分析测试被执行。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述气体流或气体样品的体积测量作为对所述动物饲料的反刍动物饲料评...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘京，
申请(专利权)人：碧普瑞典有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞典,SE