ព័ត៌មាន - ការត្រួតពិនិត្យកម្រិត pH នៅក្នុងដំណើរការ fermentation ឱសថជីវសាស្រ្ត

អេឡិចត្រូត pH ដើរតួនាទីយ៉ាងសំខាន់ក្នុងដំណើរការ fermentation ជាចម្បងដើម្បីត្រួតពិនិត្យ និងគ្រប់គ្រងអាស៊ីត និងអាល់កាឡាំងនៃទំពាំងបាយជូរ fermentation ។ ដោយបន្តវាស់តម្លៃ pH អេឡិចត្រូតអាចគ្រប់គ្រងយ៉ាងជាក់លាក់លើបរិយាកាស fermentation ។ អេឡិចត្រូត pH ធម្មតាមានអេឡិចត្រូតចាប់សញ្ញា និងអេឡិចត្រូតយោង ដែលដំណើរការលើគោលការណ៍នៃសមីការ Nernst ដែលគ្រប់គ្រងការបំប្លែងថាមពលគីមីទៅជាសញ្ញាអគ្គិសនី។ សក្តានុពលអេឡិចត្រូតត្រូវបានទាក់ទងដោយផ្ទាល់ទៅនឹងសកម្មភាពនៃអ៊ីយ៉ុងអ៊ីដ្រូសែននៅក្នុងដំណោះស្រាយ។ តម្លៃ pH ត្រូវបានកំណត់ដោយការប្រៀបធៀបភាពខុសគ្នានៃវ៉ុលដែលបានវាស់ជាមួយនឹងដំណោះស្រាយសតិបណ្ដោះអាសន្នស្តង់ដារ ដែលអនុញ្ញាតឱ្យមានការក្រិតតាមខ្នាតត្រឹមត្រូវ និងអាចទុកចិត្តបាន។ វិធីសាស្រ្តវាស់វែងនេះធានានូវបទប្បញ្ញត្តិ pH មានស្ថេរភាពពេញមួយដំណើរការ fermentation ដោយហេតុនេះគាំទ្រដល់សកម្មភាពអតិសុខុមប្រាណ ឬកោសិកាដ៏ល្អប្រសើរ និងធានាគុណភាពផលិតផល។

ការប្រើប្រាស់អេឡិចត្រូត pH ឱ្យបានត្រឹមត្រូវតម្រូវឱ្យមានជំហានត្រៀមរៀបចំជាច្រើន រួមទាំងការធ្វើឱ្យអេឡិចត្រូត - ជាធម្មតាសម្រេចបានដោយការជ្រមុជអេឡិចត្រូតក្នុងទឹកចម្រោះ ឬដំណោះស្រាយសតិបណ្ដោះអាសន្ន pH 4 - ដើម្បីធានាបាននូវការឆ្លើយតបដ៏ប្រសើរបំផុត និងភាពត្រឹមត្រូវនៃការវាស់វែង។ ដើម្បីបំពេញតាមតម្រូវការដ៏តឹងរ៉ឹងនៃឧស្សាហកម្ម fermentation biopharmaceutical អេឡិចត្រូត pH ត្រូវតែបង្ហាញពេលវេលាឆ្លើយតបរហ័ស ភាពជាក់លាក់ខ្ពស់ និងភាពរឹងមាំនៅក្រោមលក្ខខណ្ឌនៃការក្រៀវយ៉ាងតឹងរ៉ឹង ដូចជាការក្រៀវដោយចំហាយទឹកដែលមានសីតុណ្ហភាពខ្ពស់ (SIP)។ លក្ខណៈទាំងនេះអនុញ្ញាតឱ្យមានដំណើរការដែលអាចទុកចិត្តបាននៅក្នុងបរិស្ថានដែលគ្មានមេរោគ។ ជាឧទាហរណ៍ នៅក្នុងការផលិតអាស៊ីត glutamic ការត្រួតពិនិត្យ pH ច្បាស់លាស់គឺចាំបាច់សម្រាប់ការគ្រប់គ្រងប៉ារ៉ាម៉ែត្រសំខាន់ៗដូចជា សីតុណ្ហភាព អុកស៊ីហ្សែនរលាយ ល្បឿននៃការរំជើបរំជួល និង pH ខ្លួនវាផ្ទាល់។ បទប្បញ្ញត្តិត្រឹមត្រូវនៃអថេរទាំងនេះមានឥទ្ធិពលដោយផ្ទាល់ទាំងទិន្នផល និងគុណភាពនៃផលិតផលចុងក្រោយ។ អេឡិចត្រូត pH កម្រិតខ្ពស់មួយចំនួនដែលមានភ្នាសកញ្ចក់ដែលធន់ទ្រាំនឹងសីតុណ្ហភាពខ្ពស់ និងប្រព័ន្ធយោងវត្ថុធាតុ polymer gel ដែលដាក់សម្ពាធជាមុន បង្ហាញពីស្ថេរភាពពិសេសក្រោមលក្ខខណ្ឌសីតុណ្ហភាព និងសម្ពាធខ្លាំង ដែលធ្វើឱ្យវាសមស្របជាពិសេសសម្រាប់កម្មវិធី SIP នៅក្នុងដំណើរការ fermentation ជីវសាស្ត្រ និងអាហារ។ លើសពីនេះ សមត្ថភាពប្រឆាំងនឹងការប្រឡាក់ដ៏រឹងមាំរបស់ពួកគេអនុញ្ញាតឱ្យមានដំណើរការជាប់លាប់នៅទូទាំងទំពាំងបាយជូរដែលមានជាតិ fermentation ចម្រុះ។ Shanghai Boqu Instrument Co., Ltd. ផ្តល់ជូននូវជម្រើសឧបករណ៍ភ្ជាប់អេឡិចត្រូតផ្សេងៗ បង្កើនភាពងាយស្រួលរបស់អ្នកប្រើប្រាស់ និងភាពបត់បែននៃការរួមបញ្ចូលប្រព័ន្ធ។

ហេតុអ្វីបានជាការត្រួតពិនិត្យ pH ចាំបាច់ក្នុងអំឡុងពេលដំណើរការ fermentation នៃ biopharmaceuticals?

នៅក្នុងការ fermentation biopharmaceutical ការត្រួតពិនិត្យពេលវេលាជាក់ស្តែង និងការត្រួតពិនិត្យ pH គឺចាំបាច់សម្រាប់ការផលិតប្រកបដោយជោគជ័យ និងសម្រាប់ការបង្កើនទិន្នផល និងគុណភាពនៃផលិតផលគោលដៅដូចជា អង់ទីប៊ីយ៉ូទិក វ៉ាក់សាំង អង្គបដិប្រាណ monoclonal និងអង់ស៊ីម។ សរុបមក ការគ្រប់គ្រង pH បង្កើតបរិយាកាសសរីរវិទ្យាដ៏ល្អប្រសើរសម្រាប់កោសិកាអតិសុខុមប្រាណ ឬថនិកសត្វ ដែលដំណើរការជា "រោងចក្ររស់នៅ" ដើម្បីដាំដុះ និងសំយោគសមាសធាតុព្យាបាល ស្រដៀងគ្នាទៅនឹងរបៀបដែលកសិករកែតម្រូវ pH ដីស្របតាមតម្រូវការដំណាំ។

1. រក្សាសកម្មភាពកោសិកាល្អបំផុត
ការ fermentation ពឹងផ្អែកលើកោសិការស់ (ឧទាហរណ៍កោសិកា CHO) ដើម្បីផលិតជីវម៉ូលេគុលស្មុគស្មាញ។ ការរំលាយអាហារកោសិកាមានភាពរសើបខ្លាំងចំពោះ pH បរិស្ថាន។ អង់ស៊ីមដែលបំប្លែងប្រតិកម្មគីមីជីវៈខាងក្នុងកោសិកាទាំងអស់មាន pH optima តូចចង្អៀត។ គម្លាតពីជួរនេះអាចកាត់បន្ថយសកម្មភាពអង់ស៊ីមយ៉ាងសំខាន់ ឬបណ្តាលឱ្យខូចទ្រង់ទ្រាយ ធ្វើឱ្យមុខងារមេតាបូលីសចុះខ្សោយ។ លើសពីនេះ ការស្រូបយកសារធាតុចិញ្ចឹមតាមរយៈភ្នាសកោសិកា ដូចជាជាតិស្ករ អាស៊ីតអាមីណូ និងអំបិលអសរីរាង្គ - គឺអាស្រ័យលើ pH ។ កម្រិត pH ល្អបំផុតអាចរារាំងដល់ការស្រូបយកសារធាតុចិញ្ចឹម ដែលនាំទៅរកការលូតលាស់ល្អបំផុត ឬអតុល្យភាពមេតាប៉ូលីស។ លើសពីនេះទៅទៀត តម្លៃ pH ខ្លាំងអាចសម្របសម្រួលភាពសុចរិតនៃភ្នាស ដែលបណ្តាលឱ្យមានការលេចធ្លាយ cytoplasmic ឬកោសិកា lysis ។

2. កាត់បន្ថយការបង្កើតដោយផលិតផល និងកាកសំណល់ស្រទាប់ខាងក្រោម
កំឡុងពេល fermentation ការបំប្លែងសារជាតិកោសិកាបង្កើតជាអាស៊ីត ឬសារធាតុមេតាបូលីតមូលដ្ឋាន។ ជាឧទាហរណ៍ អតិសុខុមប្រាណជាច្រើនផលិតអាស៊ីតសរីរាង្គ (ឧទាហរណ៍ អាស៊ីតឡាក់ទិក អាស៊ីតអាសេទិក) កំឡុងពេលការរំលាយអាហារជាតិស្ករ ដែលបណ្តាលឱ្យមានការធ្លាក់ចុះនៃ pH ។ ប្រសិនបើមិនបានកែតម្រូវទេ pH ទាបរារាំងការលូតលាស់កោសិកា ហើយអាចផ្លាស់ប្តូរលំហូរមេតាបូលីសឆ្ពោះទៅរកផ្លូវមិនបង្កើតផល ដែលបង្កើនការប្រមូលផ្តុំដោយផលិតផល។ អនុផលទាំងនេះប្រើប្រាស់ធនធានកាបូន និងថាមពលដ៏មានតម្លៃ ដែលនឹងគាំទ្រដល់ការសំយោគផលិតផលគោលដៅ ដោយហេតុនេះកាត់បន្ថយទិន្នផលទាំងមូល។ ការគ្រប់គ្រង pH ប្រកបដោយប្រសិទ្ធភាពជួយរក្សាផ្លូវរំលាយអាហារដែលចង់បាន និងបង្កើនប្រសិទ្ធភាពដំណើរការ។

3. ធានាបាននូវស្ថេរភាពផលិតផល និងការពារការរិចរិល
ផលិតផលជីវឱសថជាច្រើន ជាពិសេសប្រូតេអ៊ីនដូចជាអង្គបដិប្រាណ monoclonal និងអរម៉ូន peptide ងាយនឹងការផ្លាស់ប្តូររចនាសម្ព័ន្ធដែលបណ្ដាលមកពី pH ។ នៅខាងក្រៅជួរ pH មានស្ថេរភាព ម៉ូលេគុលទាំងនេះអាចឆ្លងកាត់ការប្រែពណ៌ ការប្រមូលផ្តុំ ឬអសកម្ម ដែលអាចបង្កើតជាទឹកភ្លៀងដែលបង្កគ្រោះថ្នាក់។ លើសពីនេះ ផលិតផលមួយចំនួនងាយនឹងរលាយគីមី ឬការបំផ្លាញអង់ស៊ីមក្រោមលក្ខខណ្ឌអាស៊ីត ឬអាល់កាឡាំង។ ការរក្សា pH សមស្របកាត់បន្ថយការរិចរិលផលិតផលកំឡុងពេលផលិត រក្សាប្រសិទ្ធភាព និងសុវត្ថិភាព។

4. បង្កើនប្រសិទ្ធភាពដំណើរការ និងធានានូវភាពស៊ីសង្វាក់គ្នាជាបាច់
តាមទស្សនៈឧស្សាហកម្ម ការគ្រប់គ្រង pH ប៉ះពាល់ដោយផ្ទាល់ដល់ផលិតភាព និងលទ្ធភាពសេដ្ឋកិច្ច។ ការស្រាវជ្រាវយ៉ាងទូលំទូលាយត្រូវបានធ្វើឡើងដើម្បីកំណត់ចំណុចកំណត់ pH ដ៏ល្អសម្រាប់ដំណាក់កាល fermentation ផ្សេងៗគ្នា - ដូចជាការលូតលាស់កោសិកាធៀបនឹងការបញ្ចេញផលិតផល - ដែលអាចខុសគ្នាខ្លាំង។ ការគ្រប់គ្រង pH ថាមវន្តអនុញ្ញាតឱ្យមានការបង្កើនប្រសិទ្ធភាពជាក់លាក់ដំណាក់កាល បង្កើនការប្រមូលផ្តុំជីវម៉ាស់ និងកម្រិតផលិតផល។ លើសពីនេះ ភ្នាក់ងារនិយតកម្មដូចជា FDA និង EMA តម្រូវឱ្យមានការប្រកាន់ខ្ជាប់យ៉ាងតឹងរ៉ឹងចំពោះការអនុវត្តផលិតកម្មល្អ (GMP) ដែលប៉ារ៉ាម៉ែត្រដំណើរការស្របគ្នាគឺជាកាតព្វកិច្ច។ pH ត្រូវបានគេទទួលស្គាល់ថាជាប៉ារ៉ាម៉ែត្រដំណើរការសំខាន់ (CPP) ហើយការត្រួតពិនិត្យជាបន្តរបស់វាធានាឱ្យបាននូវការផលិតឡើងវិញនៅទូទាំងបាច់ ដោយធានាសុវត្ថិភាព ប្រសិទ្ធភាព និងគុណភាពផលិតផលឱសថ។

5. បម្រើជាសូចនាករនៃសុខភាព fermentation
និន្នាការនៃការផ្លាស់ប្តូរ pH ផ្តល់នូវការយល់ដឹងដ៏មានតម្លៃចំពោះស្ថានភាពសរីរវិទ្យានៃវប្បធម៌។ ការផ្លាស់ប្តូរ pH ភ្លាមៗ ឬមិនបានរំពឹងទុកអាចជាសញ្ញានៃការចម្លងរោគ ដំណើរការខុសប្រក្រតីរបស់ឧបករណ៍ចាប់សញ្ញា ការថយចុះសារធាតុចិញ្ចឹម ឬភាពមិនប្រក្រតីនៃការរំលាយអាហារ។ ការរកឃើញដំបូងដោយផ្អែកលើទំនោរ pH អនុញ្ញាតឱ្យមានអន្តរាគមន៍ពីប្រតិបត្តិករទាន់ពេលវេលា ជួយសម្រួលដល់ការដោះស្រាយបញ្ហា និងការពារការបរាជ័យជាបាច់ដែលមានតម្លៃថ្លៃ។

តើឧបករណ៍ចាប់សញ្ញា pH គួរតែត្រូវបានជ្រើសរើសយ៉ាងដូចម្តេចសម្រាប់ដំណើរការ fermentation នៅក្នុងជីវឱសថ?

ការជ្រើសរើសឧបករណ៍ចាប់សញ្ញា pH សមរម្យសម្រាប់ការធ្វើ fermentation ជីវឱសថ គឺជាការសម្រេចចិត្តផ្នែកវិស្វកម្មដ៏សំខាន់ដែលប៉ះពាល់ដល់ភាពជឿជាក់នៃដំណើរការ ភាពត្រឹមត្រូវនៃទិន្នន័យ គុណភាពផលិតផល និងការអនុលោមតាមបទប្បញ្ញត្តិ។ ការជ្រើសរើសគួរតែត្រូវបានទាក់ទងជាប្រព័ន្ធ ដោយពិចារណាមិនត្រឹមតែដំណើរការរបស់ឧបករណ៍ចាប់សញ្ញាប៉ុណ្ណោះទេ ប៉ុន្តែវាក៏មានភាពឆបគ្នាជាមួយនឹងដំណើរការដំណើរការ bioprocessing ទាំងមូលផងដែរ។

1. ធន់នឹងសីតុណ្ហភាព និងសម្ពាធខ្ពស់។
ដំណើរការជីវឱសថជាទូទៅប្រើការក្រៀវដោយចំហាយទឹកក្នុងកន្លែង (SIP) ជាធម្មតានៅសីតុណ្ហភាព 121°C និងសម្ពាធ 1–2 bar រយៈពេល 20–60 នាទី។ ដូច្នេះឧបករណ៍ចាប់សញ្ញា pH ណាមួយត្រូវតែទប់ទល់នឹងការប៉ះពាល់ម្តងហើយម្តងទៀតចំពោះលក្ខខណ្ឌបែបនេះដោយមិនបរាជ័យ។ តាមឧត្ដមគតិ ឧបករណ៏គួរត្រូវបានវាយតម្លៃយ៉ាងហោចណាស់ 130°C និងរបារ 3-4 ដើម្បីផ្តល់រឹមសុវត្ថិភាព។ ការផ្សាភ្ជាប់រឹងមាំគឺចាំបាច់ដើម្បីការពារការជ្រាបចូលសំណើម ការលេចធ្លាយអេឡិចត្រូលីត ឬការខូចខាតមេកានិកអំឡុងពេលជិះកង់។

2. ប្រភេទឧបករណ៍ចាប់សញ្ញា និងប្រព័ន្ធយោង
នេះគឺជាការពិចារណាផ្នែកបច្ចេកទេសស្នូលដែលប៉ះពាល់ដល់ស្ថេរភាពរយៈពេលវែង តម្រូវការថែទាំ និងភាពធន់ទ្រាំនឹងការបំពុល។
ការកំណត់រចនាសម្ព័ន្ធអេឡិចត្រូត៖ អេឡិចត្រូតផ្សំ ដែលរួមបញ្ចូលទាំងការវាស់វែង និងធាតុយោងនៅក្នុងតួតែមួយ ត្រូវបានអនុម័តយ៉ាងទូលំទូលាយ ដោយសារភាពងាយស្រួលនៃការដំឡើង និងការគ្រប់គ្រង។
ប្រព័ន្ធយោង៖
• ឯកសារយោងដែលបំពេញដោយសារធាតុរាវ (ឧ. ដំណោះស្រាយ KCl)៖ ផ្តល់នូវការឆ្លើយតបរហ័ស និងភាពត្រឹមត្រូវខ្ពស់ ប៉ុន្តែទាមទារការបំពេញតាមកាលកំណត់។ កំឡុងពេល SIP ការបាត់បង់អេឡិចត្រូលីតអាចកើតមានឡើង ហើយចំនុចប្រសព្វ (ឧ. សេរ៉ាមិច frits) ងាយនឹងស្ទះដោយប្រូតេអ៊ីន ឬភាគល្អិត ដែលនាំឱ្យមានការរសាត់ និងមិនគួរឱ្យទុកចិត្ត។
• Polymer gel ឬ solid-state reference: ត្រូវបានគេពេញចិត្តកាន់តែខ្លាំងឡើងនៅក្នុង bioreactors ទំនើប។ ប្រព័ន្ធទាំងនេះលុបបំបាត់តម្រូវការសម្រាប់ការបំពេញអេឡិចត្រូលីត កាត់បន្ថយការថែទាំ និងមានមុខងារប្រសព្វរាវកាន់តែទូលំទូលាយ (ឧទាហរណ៍ ចិញ្ចៀន PTFE) ដែលទប់ទល់នឹងការបំពុល។ ពួកវាផ្តល់នូវស្ថេរភាពល្អ និងអាយុកាលសេវាកម្មយូរជាងនៅក្នុងប្រព័ន្ធផ្សព្វផ្សាយ fermentation ដ៏ស្មុគស្មាញ និង viscous ។

3. ជួររង្វាស់និងភាពត្រឹមត្រូវ
ឧបករណ៍ចាប់សញ្ញាគួរតែគ្របដណ្ដប់លើជួរប្រតិបត្តិការដ៏ធំទូលាយ ជាធម្មតា pH 2-12 ដើម្បីសម្រួលដល់ដំណាក់កាលដំណើរការផ្សេងៗគ្នា។ ដោយមើលឃើញពីភាពប្រែប្រួលនៃប្រព័ន្ធជីវសាស្រ្ត ភាពត្រឹមត្រូវនៃការវាស់វែងគួរតែស្ថិតនៅក្នុងចន្លោះ± 0.01 ដល់ ± 0.02 ឯកតា pH ដែលគាំទ្រដោយទិន្នផលសញ្ញាដែលមានគុណភាពបង្ហាញខ្ពស់។

4. ពេលវេលាឆ្លើយតប
ពេលវេលាឆ្លើយតបត្រូវបានកំណត់ជាទូទៅថា t90 - ពេលវេលាដែលត្រូវការដើម្បីឈានដល់ 90% នៃការអានចុងក្រោយបន្ទាប់ពីការផ្លាស់ប្តូរជំហាននៅក្នុង pH ។ ខណៈពេលដែលអេឡិចត្រូតប្រភេទជែលអាចបង្ហាញការឆ្លើយតបយឺតជាងវត្ថុដែលបំពេញដោយអង្គធាតុរាវ ជាទូទៅពួកវាបំពេញតាមតម្រូវការថាមវន្តនៃរង្វិលជុំត្រួតពិនិត្យជាតិ fermentation ដែលដំណើរការតាមមាត្រដ្ឋានម៉ោងជាជាងវិនាទី។

5. ភាពឆបគ្នានៃជីវសាស្រ្ត
សម្ភារៈទាំងអស់ដែលទាក់ទងជាមួយឧបករណ៍ផ្ទុកវប្បធម៌ត្រូវតែមិនមានជាតិពុល មិនជ្រាបទឹក និងអសកម្ម ដើម្បីជៀសវាងផលប៉ះពាល់អវិជ្ជមានលើលទ្ធភាពជោគជ័យនៃកោសិកា ឬគុណភាពផលិតផល។ ទម្រង់កញ្ចក់ពិសេសដែលត្រូវបានរចនាឡើងសម្រាប់កម្មវិធីកែច្នៃជីវសាស្រ្តត្រូវបានណែនាំ ដើម្បីធានាបាននូវភាពធន់នឹងសារធាតុគីមី និងភាពឆបគ្នានៃជីវគីមី។

6. ទិន្នផលសញ្ញានិងចំណុចប្រទាក់
• ទិន្នផលអាណាឡូក (mV/pH)៖ វិធីសាស្ត្រប្រពៃណីដោយប្រើការបញ្ជូនអាណាឡូកទៅប្រព័ន្ធគ្រប់គ្រង។ ចំណាយមានប្រសិទ្ធិភាព ប៉ុន្តែងាយរងគ្រោះទៅនឹងការជ្រៀតជ្រែកអេឡិចត្រូម៉ាញ៉េទិច និងការបន្ថយសញ្ញាក្នុងរយៈចម្ងាយឆ្ងាយ។
• លទ្ធផលឌីជីថល (ឧ. ឧបករណ៍ចាប់សញ្ញាឆ្លាតវៃដែលមានមូលដ្ឋានលើ MEMS)៖ រួមបញ្ចូលមីក្រូអេឡិចត្រូនិចនៅលើយន្តហោះ ដើម្បីបញ្ជូនសញ្ញាឌីជីថល (ឧ. តាមរយៈ RS485)។ ផ្តល់នូវភាពស៊ាំនៃសំលេងរំខានដ៏ល្អឥតខ្ចោះ គាំទ្រការទំនាក់ទំនងចម្ងាយឆ្ងាយ និងអនុញ្ញាតឱ្យរក្សាទុកប្រវត្តិនៃការក្រិតតាមខ្នាត លេខស៊េរី និងកំណត់ហេតុប្រើប្រាស់។ អនុលោមតាមស្តង់ដារបទប្បញ្ញត្តិដូចជា FDA 21 CFR Part 11 ទាក់ទងនឹងកំណត់ត្រាអេឡិចត្រូនិក និងហត្ថលេខា ដែលធ្វើឱ្យវាកាន់តែពេញចិត្តនៅក្នុងបរិស្ថាន GMP ។

7. ចំណុចប្រទាក់នៃការដំឡើងនិងលំនៅដ្ឋានការពារ
ឧបករណ៍ចាប់សញ្ញាត្រូវតែត្រូវគ្នាជាមួយច្រកដែលបានកំណត់នៅលើ bioreactor (ឧ. tri-clamp, sanitary fitting)។ ដៃអាវការពារ ឬអ្នកយាមត្រូវបានណែនាំដើម្បីការពារការខូចខាតមេកានិកកំឡុងពេលកាន់ ឬប្រតិបត្តិការ និងដើម្បីជួយសម្រួលដល់ការជំនួសកាន់តែងាយស្រួលដោយមិនប៉ះពាល់ដល់ភាពគ្មានកូន។