使用Kaiser光学系统的Raman-Rxn2™1000批量发酵过程分析

美国FDA的过程分析技术(PAT)倡议为“设计质量”(QbD)部署提供了一种结构。作为这一倡议的一部分，工业过程的知识是通过使用分析仪技术来开发关键质量因素、有效的控制限度和合理的规范而获得的。

FDA扩展了最初的倡议，使生物工艺公司可以从QbD框架中受益。本文根据QbD框架的设置，分析了发酵分析的开发和使用。

RamanRxn系统™分析仪套件

拉曼光谱非常适用于QbD应用，因为可以使用拉曼分析仪对过程环境进行现场监测和实时控制。来自Kaiser光学系统的RamanRxn系统™分析仪套件提供了真实的生物过程现场监测。特征拉曼光谱的尖锐的、很好分辨的峰清楚地提供了关于生物反应器内容的成分信息。

拉曼系统能够监测含水泥浆中的固相，这是傅立叶变换红外光谱(FTIR)无法实现的，因为其分辨率受水强红外吸附的影响。此外，他们是用户友好的，并提供灵活的取样好处，如近红外光谱，包括非接触取样光学的应用和分析仪的远程位置。

荧光干扰是限制色散拉曼技术早期应用于发酵过程监测的主要问题。通过使用较长的入射波长，可以大大减少或消除这个问题。本实验采用Kaiser公司先进的色散拉曼仪，近1000nm激发，对玉米醪发酵成乙醇进行了监测。随后的拉曼光谱没有显示任何荧光。

实验的程序

实验使用Kaiser的Raman-Rxn2™1000分析仪与457mm光纤耦合原位探针和InGaAs阵列探测器相结合。采用赛多利斯生物stat B+ 2L生物反应器同时对玉米醪进行糖化和发酵。在72h的时间内对发酵过程进行连续监测，每隔10分钟，用宇宙射线滤镜30秒的曝光时间连续捕捉拉曼光谱，并进行10次积累。采用岛津高效液相色谱法对采集样品进行分析。

实验结果

图1为在发酵过程中获得的精选拉曼光谱，显示在880 cm处产生了一个乙醇峰¹．使用HPCL测定所需成分的浓度，包括DP4+(高糖)、淀粉和乙醇、甘油、葡萄糖、麦芽糖和麦芽糖。然后用偏最小二乘(PLS)多元校正模型将组分的测量浓度与拉曼光谱关联起来。采用g /AITM PLSplus/IQ™5因子模型分析所有数据。

图1所示。发酵过程的拉曼光谱。红色谱=发酵开始，紫色谱=发酵结束。

拉曼预测浓度与HPLC测定浓度的对比如图2所示，表明原位拉曼分析结果与HPLC结果吻合较好，但没有HPLC分析的缺点。各组分的结果见图，标定结果汇总见表1。优秀的相关系数和SECV值获得的每个成分的调查拉曼技术．

图2。乙醇的形成曲线显示HPLC测定和拉曼预测浓度。

图3。拉曼预测了所有组分的分布。

表1。校准结果的总结

组成	#的因素	R2	SECV (g / g)
DP4 +	5	0.99	0.00320
麦芽三糖	5	0.97	0.00194
麦芽糖	5	0.97	0.00268
葡萄糖	5	0.99	0.00148
甘油	5	0.99	0.000220
乙醇	5	0.99	0.00129
淀粉和	5	0.99	0.00450

结论

结果表明，该方法可以实现对发酵过程的实时监测拉曼光谱分析仪，支持根据QbD设置对生物过程使用拉曼分析。利用1000nm激发的拉曼光谱可以方便、准确地分析水基体系，有效地定量成分。

由于拉曼分析仪提供实时测量，操作人员可以及时控制过程，以实现优化的过程性能，提高产品质量和降低运营成本。与传统的高效液相色谱技术相比，拉曼分析仪消除了过程污染以及样品提取、标准溶液和稀释的需要。Kaiser的拉曼技术为发酵行业提供了易于集成的原位探针，方便地监测发酵过程的进展。

关于Kaiser光学系统

凯泽光学系统公司是世界领先的光谱仪仪器和应用全息技术。主要产品包括拉曼传感器和仪器，先进的光谱学全息组件，天文学和超高速科学。欧洲杯线上买球主要办公室和制造工厂位于安阿伯，密歇根州。

他们的产品和服务遍布世界各地，应用于制药和化学制造、纳米技术、电信、教育、法医学、深海勘探和天文学等多种领域。欧洲杯线上买球从比头发还小欧洲杯猜球平台的粒子到像行星那么大的物体，他们的产品为客户提供了独特的见解，既解决了当今的问题，也解决了“古老的”问题。

Kaiser成立于1979年，以满足航空电子市场对衍射或全息光学的需求。Kaiser在1990年引入全息陷波滤波器进入光谱学市场。1993年，Kaiser发布了他们的第一台拉曼分析仪——全息探测器。2013年，公司成为Endress+Hauser集团的一部分。

为了更好地服务欧洲社区，凯泽于1998年在欧洲开设了一家新的子公司。凯撒光学系统公司位于法国里昂。Kaiser SARL监管其在欧洲的经销商网络。

这些信息的来源、审查和改编来自Kaiser光学系统提供的材料。欧洲杯足球竞彩

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