Kontrola jakości w inżynierii biofermentacji

Monitorowanie online zawartości glukozy w celu karmienia w czasie rzeczywistym, aby zapewnić płynne zakończenie procesu fermentacji.

Inżynieria biofermentacyjna jest jednym z ważnych elementów współczesnej inżynierii biofarmaceutycznej, polegającej na otrzymywaniu pożądanych produktów biochemicznych w procesie wzrostu mikroorganizmów.Proces wzrostu drobnoustrojów składa się z czterech etapów: fazy adaptacji, fazy logarytmicznej, fazy stacjonarnej i fazy śmierci.W fazie stacjonarnej gromadzi się duża ilość produktów przemiany materii.Jest to również okres, w którym zbiera się produkty w większości reakcji.Po przekroczeniu tej fazy i wejściu w fazę śmierci, będzie to miało ogromny wpływ zarówno na aktywność komórek drobnoustrojów, jak i na czystość produktów.Ze względu na złożoność reakcji biologicznych powtarzalność procesu fermentacji jest niska, a kontrola jakości stanowi wyzwanie.W miarę zwiększania skali procesu od skali laboratoryjnej do pilotażowej i od skali pilotażowej do produkcji na dużą skalę, łatwo mogą wystąpić nieprawidłowości w reakcjach.Zapewnienie utrzymania reakcji fermentacji w fazie stacjonarnej przez dłuższy czas jest najbardziej niepokojącą kwestią przy zwiększaniu skali inżynierii fermentacyjnej.

Aby mieć pewność, że szczep drobnoustroju podczas fermentacji pozostanie w fazie energicznego i stabilnego wzrostu, kluczowe znaczenie ma utrzymanie zawartości niezbędnych metabolitów energetycznych, takich jak glukoza.Wykorzystanie spektroskopii online do monitorowania zawartości glukozy w brzeczce fermentacyjnej w czasie rzeczywistym jest odpowiednim podejściem technicznym do kontrolowania procesu biofermentacji: przyjęcie zmian stężenia glukozy jako kryterium suplementacji i określenie stanu szczepu drobnoustrojów.Gdy zawartość spadnie poniżej ustalonego progu, na podstawie wyników monitoringu można szybko przeprowadzić suplementację, znacząco podnosząc jakość i efektywność biofermentacji.Jak pokazano na poniższym schemacie, odgałęzienie boczne jest pobierane z małego zbiornika fermentacyjnego.Sonda spektroskopowa uzyskuje w czasie rzeczywistym sygnały cieczy fermentacyjnej z basenu cyrkulacyjnego, co ostatecznie pozwala na wykrycie stężenia glukozy w cieczy fermentacyjnej nawet do 3 ‰.

Z drugiej strony, jeśli do kontroli procesu stosuje się pobieranie próbek brzeczki fermentacyjnej w trybie offline i badania laboratoryjne, wyniki opóźnionego wykrywania mogą nie uwzględniać optymalnego czasu suplementacji.Ponadto proces pobierania próbek może mieć wpływ na system fermentacji, na przykład zanieczyszczenie obcymi bakteriami.

asd (1)
asd (2)
asd (3)

Czas publikacji: 7 grudnia 2023 r