發(fā)酵工藝是生物制藥過(guò)程中的一項(xiàng)重點(diǎn)工作內(nèi)容，具體是指利用微生物反應(yīng)，在適宜的條件下，依賴于微生物機(jī)體在反應(yīng)器內(nèi)的生長(zhǎng)繁殖及代謝來(lái)合成一定產(chǎn)物的過(guò)程。

 

在現(xiàn)今工業(yè)化生產(chǎn)中，多種生物產(chǎn)品都是通過(guò)微生物發(fā)酵的方式生產(chǎn)。如：

 

◆ 不同類型的抗生素、維生素、氨基酸、核苷酸、甾體激素、酶及酶抑制劑等。

 

◆ 新型的生理活性多肽和蛋白質(zhì)類藥物：胰島素(治療糖尿病)、干擾素(抗病毒、抗腫瘤)、紅細(xì)胞生成素(治療貧血)、生長(zhǎng)激素(促進(jìn)生長(zhǎng))等。

 

◆ 新型菌體制劑和疫苗。

 

微生物發(fā)酵是一個(gè)復(fù)雜的生化反應(yīng)過(guò)程，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)整個(gè)發(fā)酵過(guò)程對(duì)了解微生物的生長(zhǎng)規(guī)律和優(yōu)化生產(chǎn)過(guò)程極為重要。發(fā)酵過(guò)程的控制旨在實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各項(xiàng)關(guān)鍵工藝參數(shù)，統(tǒng)計(jì)分析數(shù)據(jù)結(jié)果并反饋控制工藝過(guò)程，確保產(chǎn)品質(zhì)量可靠且批間工藝一致，減少人為誤差和廢品幾率，縮短生產(chǎn)周期及實(shí)時(shí)產(chǎn)品放行。

 

近紅外光譜(NIRS)分析技術(shù)由于具有無(wú)需樣品預(yù)處理、無(wú)需損壞樣品、無(wú)需大量有機(jī)化學(xué)試劑、分析速度快、成本低、可多組分同時(shí)測(cè)定等眾多優(yōu)點(diǎn),已成為一種廣泛應(yīng)用的綠色環(huán)保分析技術(shù)，非常適合發(fā)酵過(guò)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的要求。

 

近紅外光譜法(NIRS)測(cè)定步驟以測(cè)定發(fā)酵液中氨基氮指標(biāo)為例

 

01 收集足量樣品并采集樣品光譜

 

使用瑞士萬(wàn)通 DS2500 近紅外光譜分析儀對(duì)321個(gè)發(fā)酵液樣品進(jìn)行分析，測(cè)得的321張可見(jiàn)-近紅外光譜圖如下所示。

 

02 采用傳統(tǒng)化學(xué)分析方法測(cè)定樣品指標(biāo)

 

使用滴定法分別測(cè)定321個(gè)樣品中氨基氮含量。

 

03 采用Vision軟件建立定量分析模型

 

采用321個(gè)樣品作為已知樣品，建立如下氨基氮定量分析模型：

 

R2=0.9607，SEC=2.0137。

 

04 對(duì)未知含量的樣品進(jìn)行光譜掃描，運(yùn)用模型測(cè)定樣品指標(biāo)具體含量

 

使用瑞士萬(wàn)通 DS2500 近紅外光譜分析儀，一分鐘快速測(cè)定發(fā)酵液中氨基氮含量，實(shí)現(xiàn)發(fā)酵過(guò)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

 

采用近紅外光譜(NIRS)分析技術(shù)，快速、方便、簡(jiǎn)潔，在建立穩(wěn)健校準(zhǔn)模型的基礎(chǔ)上，可對(duì)發(fā)酵過(guò)程中任何階段的多項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行快速實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，如：pH、菌濃度、效價(jià)、葡萄糖、還原糖、氨基氮等。

 

近紅外光譜(NIRS)分析技術(shù)由于其在檢測(cè)含氫有機(jī)物上的優(yōu)勢(shì)以及快速高效、綠色無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)，正逐步替代復(fù)雜的理化檢測(cè)方法，作為一項(xiàng)重要的過(guò)程分析技術(shù)而得到廣泛的應(yīng)用。