Online-Überwachung des Glukosegehalts für die Fütterung in Echtzeit, um den reibungslosen Abschluss des Fermentationsprozesses sicherzustellen.
Die Biofermentationstechnik ist einer der wichtigen Bestandteile der modernen biopharmazeutischen Technik, da sie durch den Wachstumsprozess von Mikroorganismen die gewünschten biochemischen Produkte erhält.Der mikrobielle Wachstumsprozess umfasst vier Phasen: Anpassungsphase, Log-Phase, stationäre Phase und Todesphase.Während der stationären Phase reichern sich große Mengen an Stoffwechselprodukten an.Dies ist auch der Zeitraum, in dem in den meisten Reaktionen Produkte geerntet werden.Sobald diese Phase überschritten wird und in die Todesphase eintritt, werden sowohl die Aktivität der mikrobiellen Zellen als auch die Reinheit der Produkte stark beeinträchtigt.Aufgrund der Komplexität biologischer Reaktionen ist die Wiederholbarkeit des Fermentationsprozesses schlecht und die Qualitätskontrolle eine Herausforderung.Wenn der Prozess vom Labormaßstab auf den Pilotmaßstab und vom Pilotmaßstab auf die Großproduktion ausgedehnt wird, kann es leicht zu Anomalien bei den Reaktionen kommen.Die Sicherstellung, dass die Fermentationsreaktion über einen längeren Zeitraum in der stationären Phase aufrechterhalten wird, ist das größte Problem bei der Ausweitung der Fermentationstechnik.
Um sicherzustellen, dass der Mikrobenstamm während der Fermentation in einer kräftigen und stabilen Wachstumsphase bleibt, ist es entscheidend, den Gehalt an notwendigen Energiemetaboliten wie Glukose aufrechtzuerhalten.Die Online-Spektroskopie zur Überwachung des Glukosegehalts in der Fermentationsbrühe in Echtzeit ist ein geeigneter technischer Ansatz zur Steuerung des Biofermentationsprozesses: Dabei werden die Veränderungen der Glukosekonzentration als Kriterium für die Supplementierung herangezogen und der Zustand des Mikrobenstamms bestimmt.Wenn der Gehalt unter einen festgelegten Schwellenwert fällt, kann auf der Grundlage der Überwachungsergebnisse zeitnah eine Ergänzung durchgeführt werden, wodurch die Qualität und Effizienz der Biofermentation deutlich verbessert wird.Wie in der Abbildung unten dargestellt, wird ein Seitenzweig aus einem kleinen Gärtank gezogen.Die Spektroskopiesonde erhält Echtzeitsignale der Fermentationsflüssigkeit über einen Zirkulationspool und ermöglicht letztendlich die Erkennung von Glukosekonzentrationen in der Fermentationsflüssigkeit bis hinunter zu 3‰.
Wenn andererseits Offline-Proben der Fermentationsbrühe und Labortests zur Prozesskontrolle verwendet werden, kann es sein, dass die verzögerten Nachweisergebnisse den optimalen Zeitpunkt für die Ergänzung verfehlen.Darüber hinaus kann der Probenahmeprozess Auswirkungen auf das Fermentationssystem haben, beispielsweise durch Kontamination durch fremde Bakterien.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 07.12.2023