Pengendalian Mutu dalam Teknik Biofermentasi

Pemantauan kandungan glukosa secara online untuk pemberian pakan secara real-time guna memastikan kelancaran penyelesaian proses fermentasi.

Rekayasa biofermentasi merupakan salah satu komponen penting rekayasa biofarmasi modern, memperoleh produk biokimia yang diinginkan melalui proses pertumbuhan mikroorganisme.Proses pertumbuhan mikroba meliputi empat tahap: fase adaptasi, fase log, fase stasioner, dan fase kematian.Selama fase stasioner, sejumlah besar produk metabolisme terakumulasi.Ini juga merupakan periode ketika produk dipanen pada sebagian besar reaksi.Ketika fase ini terlampaui dan memasuki fase kematian, aktivitas sel mikroba dan kemurnian produk akan sangat terpengaruh.Karena kompleksitas reaksi biologis, pengulangan proses fermentasi buruk, dan pengendalian kualitas menjadi tantangan.Ketika proses ditingkatkan dari skala laboratorium ke skala percontohan, dan dari skala percontohan ke produksi skala besar, kelainan dalam reaksi dapat dengan mudah terjadi.Memastikan bahwa reaksi fermentasi dipertahankan dalam fase diam untuk jangka waktu yang lama adalah masalah yang paling memprihatinkan ketika meningkatkan rekayasa fermentasi.

Untuk memastikan bahwa strain mikroba tetap dalam fase pertumbuhan yang kuat dan stabil selama fermentasi, sangat penting untuk menjaga kandungan metabolit energi yang diperlukan seperti glukosa.Menggunakan spektroskopi online untuk memantau kandungan glukosa dalam kaldu fermentasi secara real-time adalah pendekatan teknis yang sesuai untuk mengendalikan proses biofermentasi: dengan menggunakan perubahan konsentrasi glukosa sebagai kriteria suplementasi dan menentukan keadaan strain mikroba.Ketika kandungannya berada di bawah ambang batas yang ditetapkan, suplementasi dapat segera dilakukan berdasarkan hasil pemantauan, sehingga secara signifikan meningkatkan kualitas dan efisiensi biofermentasi.Seperti yang ditunjukkan pada diagram di bawah, cabang samping diambil dari tangki fermentasi kecil.Probe spektroskopi memperoleh sinyal cairan fermentasi secara real-time melalui kolam sirkulasi, yang pada akhirnya memungkinkan deteksi konsentrasi glukosa dalam cairan fermentasi hingga serendah 3‰.

Di sisi lain, jika pengambilan sampel kaldu fermentasi secara offline dan pengujian laboratorium digunakan untuk pengendalian proses, hasil deteksi yang tertunda mungkin kehilangan waktu optimal untuk suplementasi.Selain itu, proses pengambilan sampel juga dapat mempengaruhi sistem fermentasi, misalnya kontaminasi oleh bakteri asing.