مراقبة الجودة في هندسة التخمير الحيوي

مراقبة محتوى الجلوكوز عبر الإنترنت للتغذية في الوقت الفعلي لضمان إكمال عملية التخمير بسلاسة.

تعد هندسة التخمير الحيوي أحد المكونات المهمة للهندسة الصيدلانية الحيوية الحديثة، حيث يتم الحصول على المنتجات البيوكيميائية المطلوبة من خلال عملية نمو الكائنات الحية الدقيقة.تتضمن عملية النمو الميكروبي أربع مراحل: مرحلة التكيف، ومرحلة السجل، والمرحلة الثابتة، ومرحلة الموت.خلال المرحلة الثابتة، تتراكم كمية كبيرة من المنتجات الأيضية.وهذه أيضًا هي الفترة التي يتم فيها حصاد المنتجات في معظم التفاعلات.وبمجرد تجاوز هذه المرحلة والدخول في مرحلة الموت، سيتأثر كل من نشاط الخلايا الميكروبية ونقاء المنتجات بشكل كبير.ونظرًا لتعقيد التفاعلات البيولوجية، فإن تكرار عملية التخمير يكون ضعيفًا، كما أن مراقبة الجودة تمثل تحديًا.مع تطور العملية من المختبر إلى النطاق التجريبي، ومن النطاق التجريبي إلى الإنتاج على نطاق واسع، يمكن أن تحدث خلل في التفاعلات بسهولة.إن ضمان الحفاظ على تفاعل التخمير في المرحلة الثابتة لفترة ممتدة هو القضية الأكثر إثارة للقلق عند توسيع نطاق هندسة التخمير.

لضمان بقاء السلالة الميكروبية في مرحلة نمو قوية ومستقرة أثناء التخمير، من الضروري الحفاظ على محتوى مستقلبات الطاقة الضرورية مثل الجلوكوز.يعد استخدام التحليل الطيفي عبر الإنترنت لمراقبة محتوى الجلوكوز في مرق التخمير في الوقت الفعلي أسلوبًا تقنيًا مناسبًا للتحكم في عملية التخمير الحيوي: أخذ التغييرات في تركيز الجلوكوز كمعايير للمكملات وتحديد حالة السلالة الميكروبية.عندما يقل المحتوى عن عتبة محددة، يمكن تنفيذ المكملات على الفور بناءً على نتائج المراقبة، مما يعزز بشكل كبير جودة وكفاءة التخمير الحيوي.كما هو موضح في الرسم البياني أدناه، يتم سحب فرع جانبي من خزان تخمير صغير.يحصل مسبار التحليل الطيفي على إشارات سائل التخمير في الوقت الفعلي من خلال حوض التدوير، مما يسمح في النهاية باكتشاف تركيزات الجلوكوز في سائل التخمير وصولاً إلى مستوى منخفض يصل إلى 3‰.

من ناحية أخرى، إذا تم استخدام أخذ عينات من مرق التخمير والاختبارات المعملية دون الاتصال بالإنترنت للتحكم في العملية، فقد تفوت نتائج الكشف المتأخرة التوقيت الأمثل للمكملات.علاوة على ذلك، قد تؤثر عملية أخذ العينات على نظام التخمير، مثل التلوث بالبكتيريا الأجنبية.