I processi biotecnologici rivestono un ruolo sempre più determinante nella ricerca e nella produzione moderna, grazie alle condizioni di processo controllate, all'alto livello di selettività e al miglioramento nella resa e nella redditività dei prodotti. La fermentazione è al centro di tutti processi biotecnologici ed è a questo scopo che si coltivano le cellule per i prodotti su vasta scala. Se la fermentazione non avviene correttamente, è necessario ripetere l'intero processo di produzione e ciò rende il controllo del fermentatore un elemento essenziale.
Il monitoraggio con i fotometri si rivela una pratica fondamentale. Ecco come i prodotti e il know-how di Endress+Hauser hanno supportato un cliente nel monitoraggio degli stadi di fermentazione dei microrganismi.
Il cliente è un’azienda biotech che da moltissimi anni si propone sul mercato internazionale come produttore e partner negli ambiti ricerca, scale up, produzione e confezionamento di colture microbiche selezionate, liofilizzate e congelate, da impiegare per la realizzazione di prodotti probiotici.
Una specifica divisione sviluppa e commercializza strumentazione e apparecchi da laboratorio, materiali e reagenti che trovano applicazione in molteplici settori, dall’agroalimentare, al farmaceutico, all’università e alla ricerca.
L’esigenza del cliente è quella di controllare in continuo differenti ceppi di fermentazione al fine di monitorare l’evoluzione della crescita cellulare.
La strumentazione fornita da Endress+Hauser è così composta:
Le prove sono state eseguite presso il laboratorio del cliente.
La prima prova è iniziata con una fase preliminare di riscaldamento del fotometro OUSBT66 da 10 mm. Al termine della fase di riscaldamento (15 minuti circa) è stata eseguita una taratura di zero e una verifica di taratura della pendenza a 0,3 AU e a 2 AU con filtri ottici certificati NIST. Allo stesso modo è stata replicata l’operazione con il sensore da 20 mm di percorso ottico.
I sensori sono stati utilizzati per monitorare il comportamento di due colture che chiameremo Ceppo 1 e Ceppo 2.
Inizialmente è stato testato il prodotto tal quale, ovvero il terreno sterile e/o brodo di coltura composto principalmente da destrosio, saccarosio ed estratto di lievito. Successivamente si è introdotto l’inoculo congelato e sono state eseguite delle misurazioni ad intervalli costanti di 15 minuti.
Il processo prevede il tamponamento del campione a pH 5.9. Al di sotto di tale valore, il campione troppo acido non permette la crescita cellulare. Per tale motivo viene impostato un set point a 6,5 pH attraverso un dosaggio di ammoniaca Il campione viene mantenuto alla temperatura di circa 40° C e agitato attraverso un agitatore.
Di seguito sono riportati i valori misurati in AU (Absorbance Unit) dallo strumento, mentre nelle altre colonne, sono riportati i valori in OD (Optical Density) ricavati dall’analisi di laboratorio eseguita con uno spettrofotometro (lettura a 600 nm). Il valore in OD, in particolare, viene diluito perché il fotometro ha tipicamente una linearità tra 0 e 3 OD.
- Campione 1:
In questo test, a 4.45 h, il sensore OUSBT66 da 20 mm leggeva 2.87 AU.
- Campione 2:
Il fotometro OUSBT66 con percorso ottico da 10 mm ha dato un ottimo risultato in termini di stabilità di misura e linearità.
L’esigenza del cliente di controllare la fase di fermentazione è stata pienamente rispettata.
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