Kwaliteitscontrole in de biofermentatietechniek door JINSP RS2100/RS2100-4 Raman-analysatoren

Online monitoring van glucosegehalte voor realtime voeding om de soepele voltooiing van het fermentatieproces te garanderen.

Biofermentatietechniek is een van de belangrijke componenten van moderne biofarmaceutische techniek, waarbij de gewenste biochemische producten worden verkregen door het groeiproces van micro-organismen. Het microbieel groeiproces omvat vier stadia: adaptatiefase, logaritmische fase, stationaire fase en afsterffase. Tijdens de stationaire fase hoopt zich een grote hoeveelheid metabolieten op. Dit is ook de periode waarin producten worden geoogst in de meeste reacties. Zodra deze fase is overschreden en de afsterffase wordt betreden, worden zowel de activiteit van de microbiele cellen als de zuiverheid van de producten sterk beïnvloed. Vanwege de complexiteit van biologische reacties is de herhaalbaarheid van het fermentatieproces slecht en is kwaliteitscontrole uitdagend. Naarmate het proces wordt opgeschaald van laboratoriumschaal naar pilot-schaal, en van pilot-schaal naar grootschalige productie, kunnen afwijkingen in reacties gemakkelijk optreden. Zorgen dat de fermentatiereactie gedurende een langere periode in de stationaire fase wordt gehandhaafd, is de meest zorgwekkende kwestie bij het opschalen van fermentatietechniek.

Om ervoor te zorgen dat de microbiële stam tijdens de fermentatie in een krachtige en stabiele groeifase blijft, is het cruciaal om het gehalte aan noodzakelijke energymetabolieten zoals glucose te handhaven. Het gebruik van online spectroscopie om het glucosegehalte in het fermentatiebroed in realtime te monitoren is een geschikte technische benadering voor het beheersen van het biofermentatieproces: de veranderingen in glucoseconcentratie als criterium voor aanvulling nemen en de toestand van de microbiële stam bepalen. Wanneer het gehalte onder een ingestelde drempel valt, kan aanvulling tijdig worden uitgevoerd op basis van monitoringsresultaten, waardoor de kwaliteit en efficiëntie van biofermentatie aanzienlijk worden verbeterd. Zoals te zien is in het onderstaande diagram, wordt een zijtak getrokken uit een kleine fermentatietank. De spectroscopie-sonde verkrijgt realtime fermentatievloeistofsignalen via een circulatiepool, waardoor uiteindelijk glucoseconcentraties in de fermentatievloeistof tot wel 3‰ kunnen worden gedetecteerd.

Aan de andere kant, als offline bemonstering van het fermentatiebroed en laboratoriumtests worden gebruikt voor procescontrole, kunnen de vertraagde detectieresultaten het optimale tijdstip voor aanvulling missen. Bovendien kan het bemonsteringsproces het fermentatiesysteem beïnvloeden, zoals contaminatie door vreemde bacteriën.

Productaanbeveling: JINSP RS2100 1064nm laser online Raman-analysator en RS2100-4 4-kanaals analysator.