Controle de Qualidade em Engenharia de Biofermentação

Monitoramento on-line do conteúdo de glicose para alimentação em tempo real para garantir a conclusão tranquila do processo de fermentação.

A engenharia de biofermentação é um dos componentes importantes da engenharia biofarmacêutica moderna, obtendo os produtos bioquímicos desejados através do processo de crescimento de microrganismos.O processo de crescimento microbiano inclui quatro estágios: fase de adaptação, fase logarítmica, fase estacionária e fase de morte.Durante a fase estacionária, uma grande quantidade de produtos metabólicos se acumula.Este é também o período em que os produtos são colhidos na maioria das reações.Uma vez ultrapassada esta fase e iniciada a fase de morte, tanto a actividade das células microbianas como a pureza dos produtos serão grandemente afectadas.Devido à complexidade das reações biológicas, a repetibilidade do processo de fermentação é baixa e o controle de qualidade é um desafio.À medida que o processo passa da escala laboratorial para a escala piloto, e da escala piloto para a produção em larga escala, podem ocorrer facilmente anormalidades nas reações.Garantir que a reação de fermentação seja mantida na fase estacionária por um período prolongado é a questão mais preocupante ao ampliar a engenharia de fermentação.

Para garantir que a estirpe microbiana permaneça numa fase de crescimento vigorosa e estável durante a fermentação, é crucial manter o conteúdo dos metabolitos energéticos necessários, como a glicose.Usar a espectroscopia online para monitorar o teor de glicose no caldo de fermentação em tempo real é uma abordagem técnica adequada para controlar o processo de biofermentação: tomar as mudanças na concentração de glicose como critério para suplementação e determinar o estado da cepa microbiana.Quando o conteúdo cai abaixo de um limite definido, a suplementação pode ser realizada prontamente com base nos resultados do monitoramento, melhorando significativamente a qualidade e a eficiência da biofermentação.Conforme mostrado no diagrama abaixo, uma ramificação lateral é retirada de um pequeno tanque de fermentação.A sonda de espectroscopia obtém sinais de líquido de fermentação em tempo real através de um pool de circulação, permitindo finalmente a detecção de concentrações de glicose no líquido de fermentação até 3‰.

Por outro lado, se forem utilizadas amostras off-line do caldo de fermentação e testes laboratoriais para controle do processo, os resultados da detecção tardia podem perder o momento ideal para a suplementação.Além disso, o processo de amostragem pode afetar o sistema de fermentação, como a contaminação por bactérias estranhas.