Việc nghiên cứu động học của hệ thống LBR là vấn đề rất phức tạp. Trong LBR tồn tại hỗn hợp gồm 3 pha: pha rắn (chất hữu cơ, khoáng chất hay các chất tổng hợp), pha chìm và pha khí. Vi sinh vật hiện diện trong cả 3 pha này (Durand và Chereau, 1988) [52]. Do đó, khác với lên men chìm, việc xác định trực tiếp sinh khối trong LBR sẽ rất khó khăn do gặp trở ngại trong việc tách vi sinh vật ra khỏi môi trường không đồng nhất. Dưới đây là một số phương pháp xác định sinh khối của quá trình LBR.
1.2.3.1 Phương pháp xác định sinh khối trực tiếp
Trong LBR các vi sinh vật thuộc nhóm đơn bào, người ta có thể dùng phương pháp xác định sinh khối trực tiếp. Do tế bào không bám sâu vào cơ chất rắn nên ta dễ dàng tách chúng ra khỏi cơ chất rắn bằng cách trộn vào nước, sau đó dùng các phương pháp cổ điển (phương pháp xác định tổng số tế bào, khuẩn lạc, …) để xác định sinh khối (Sato và cs, 1985). Tuy nhiên đối với quá trình LBR, không có phương pháp xác định sinh khối trực tiếp dựa vào đường chuẩn [52].
Hiện nay, các nhà khoa học đã công bố nhiều phương pháp gián tiếp khác nhau để xác định sinh khối bằng cách phân tích các yếu tố trung gian như:
- Glucosamine (glucosamine từ chitin, Narahara vàcs, 1982) [112]; - Ergosterol (Seitz và cs, 1979) [133];
- Acid nucleic (Koliander và cs, 1984) [90];
- Tốc độ hình thành CO2 (Narahara và cs, 1982) [112];
- Hàm lượng carbohydrat tổng hay nitơ tổng xác định theo phương pháp Micro Kjeldahl [52].
Nếu vi sinh vật nuôi cấy có nhiều glucosamine và ergosterol, người ta thường dùng hai phương pháp đầu bằng cách xác định glucosamine, ergosterol theo phương pháp so màu [52]. Tuy nhiên phương pháp này có nhược điểm là mẫu lấy phân tích phải đồng đều và phải lấy mẫu định kỳ sau 24 giờ, do đó tốn nhiều thời gian khảo sát [107]. Một số sản phẩm trao đổi chất và thông số khác có liên quan đến sự phát triển của vi sinh vật như các enzyme ngoại bào, hàm lượng ATP, hàm lượng ADN, tốc độ tiêu thụ cơ chất, … cũng có thể được sử dụng như yếu tố trung gian để xác định khả năng hình thành sinh khối, trong đó:
- Phương pháp xác định hàm lượng ATP trong canh trường LBR [22].
- Phương pháp xác định hàm lượng ADN dựa trên cơ sở là sự không đổi của hàm lượng ADN có trong tế bào. Tuy nhiên có nhược điểm là khó đảm bảo tính đại diện của mẫu và sự tích luỹ hàm lượng ADN của tế bào. Nhược điểm khác là tốn nhiều thời gian tách chiết, tinh sạch và thực hiện các thủ thuật trong xác định hàm lượng ADN [107]. Ngoài ra, còn có phương pháp xác định hệ số hô hấp, phương pháp đo sự giảm áp, phương pháp dựa vào các cơ quan phát triển tại các đỉnh phân nhánh của hệ sợi nấm, phương pháp cân bằng khối lượng, cân bằng nước và cân bằng nhiệt.
Tóm lại, trong LBR không có phương pháp phổ biến chung để xác định sinh khối. Theo Graciele và cs [67, 68], không có phương pháp nào được xem là thích hợp cho mọi trường hợp. Vấn đề quan trọng là xác định đúng mục đích nghiên cứu để chọn tiêu chuẩn đánh giá phù hợp. Trong nhiều nghiên cứu và ứng dụng, không cần thiết phải
xác định tổng hàm lượng sinh khối nhưng khi tính toán hiệu suất, tối ưu một sản phẩm trao đổi chất nào đó, đặc biệt là sản phẩm trao đổi chất bậc hai thì việc xác định sinh khối là rất cần thiết [52].