Quality Control of fermentation broths

Význam tématu

Fermentace buněk nabízí spolehlivou cestu k výrobě malých molekul a proteinových léčiv. Monitoring klíčových parametrů umožňuje optimalizaci výroby, zkrácení času uvedení na trh a zvýšení kvality. Tradiční mokré metody však bývají časově náročné a nákladné.

Cíle a přehled studie / článku

Tato aplikace demonstruje využití NIR spektroskopie k rychlému stanovení pH, bakteriálního obsahu, glukózy, redukujících cukrů a potence ve fermentačních půdách během méně než jedné minuty a porovnává výsledky s tradičními referenčními metodami.

Použitá metodika a instrumentace

Vzorky fermentačních půd byly odebírány v různých fázích procesu a měřeny odrazovou NIR spektroskopií na DS2500 Solid Analyzer bez nutnosti předchozí úpravy vzorku. Predikční modely byly vyvinuty pomocí softwaru Vision Air Complete.

Instrumentace:

• DS2500 Solid Analyzer
• Opticky plochá transflekční kyveta
• Mini držák vzorků pro DS2500
• Software Vision Air Complete

Hlavní výsledky a diskuse

Vyvinuté modely pro jednotlivé parametry dosáhly následujících metrik kvality:

• pH: R2≈0,65, chyba validace ≈0,10 pH
• Bakteriální koncentrace: R2≈0,71, chyba validace ≈5,1 CFU/mL
• Glukóza: R2≈0,92, chyba validace ≈0,86 %
• Redukující cukry: R2≈0,99, chyba validace ≈1,24 %
• Potence: R2≈0,91, chyba validace ≈1,17×10^3 u/mL (HPLC+PCR)

Vysoká korelace s referenčními metodami potvrzuje spolehlivost NIR predikce.

Přínosy a praktické využití metody

NIR spektroskopie umožňuje multidimenzionální monitoring fermentačního procesu během jediné minuty bez použití chemikálií, čímž se snižují náklady i čas na analýzu a zvyšuje propustnost QC laboratoří.

Budoucí trendy a možnosti využití

Předpokládá se rozšíření inline měření v reálném čase, nasazení strojového učení pro zlepšení přesnosti modelů a aplikace v širším spektru bioprocesů a surovin. Automatizace a kontinuální monitoring umožní proaktivní řízení fermentace.

Závěr

Studie prokázala, že NIR spektroskopie na DS2500 Solid Analyzer představuje spolehlivou, rychlou a ekonomickou alternativu k tradičním QC metodám pro kontrolu fermentačních vzorků s vysokou potenciální průmyslovou aplikovatelností.