사용된 배지의 2차 발효 – Cellbase

Q: How can I set acceptance limits for variable spent media?

Characterise spent media for residual nutrients, metabolic by-products such as ammonia and lactate, and potential contaminants. Standardise data collection to establish validated limits for nutrient depletion and metabolite accumulation. Integrate these limits into reactor controls so that media outside specifications triggers automated adjustments or diversion. Consistent monitoring helps protect process stability and final cultivated meat quality. Analytical tools and sensors can be sourced through Cellbase, a specialised B2B marketplace.

Q: When does secondary fermentation offer genuine resource savings?

Secondary fermentation can save resources by recovering and reusing materials that would otherwise become waste, supporting a circular bioeconomy [1][2]. Recovering nutrients, such as amino acids, from spent media or using waste streams to grow secondary biomass, such as microalgae, can reduce demand for growth factors and media ingredients [1][2]. These approaches also reduce wastewater output and the need for new inputs, improving resource efficiency in cultivated meat production [2][3].

Q: Which UK approvals would my fermentation-derived ingredient need?

For a fermentation-derived ingredient used in cultivated meat, the approvals you’re likely to need fall under the UK Food Standards Agency (FSA) guidance for cultivated meat, including its safety and risk-management requirements [1][2]. The ingredient must also meet general food-safety requirements. These include the absence of pathogens and toxic compounds, alongside appropriate nutritional and compositional characterisation as part of the safety assessment [3].

배양육 R&D 팀을 위해, 나의 시작 규칙은 간단합니다: 접종 전에 배치 구성과 안전 한계에 따라 사용된 배지를 수용, 조건부 수용 또는 거부합니다, - 원래의 배지 레시피가 아닙니다.

2차 발효는 잔여 영양소를 다른 유기체에 공급합니다; 이는 직접적인 배지 재사용이 아닙니다. Chlorella BDH-1 과의 실험실 작업은 파일럿 테스트를 지원하지만, 생산 수율이나 자원 절약을 확립하지는 않습니다.^[1]

나는 **세 가지 원료 게이트 - 구성, 명확화 및 멸균 - **를 통해 프로세스를 평가할 것입니다:

호스트, 접종물 및 공급 모드를 적격 원료에 맞춥니다.
혼합, 산소 전달, 필요한 경우 빛 전달 및 배기 억제를 확인합니다.
여러 배치에 걸쳐 수확, 제품 품질, 보관 시간 및 폐기물 처리를 검증합니다.
제품 단위당 에너지, 물 및 폐기물 측정, 회수 및 불량 배치 포함.

나의 방출 규칙: <u>발효 성공만으로는 충분하지 않음</u>. 의도된 사용 안전성 테스트, 배치 추적 가능성 및 적용 가능한 영국 규제 경로의 확인이 여전히 필요합니다.

Spent Media Secondary Fermentation: From Feedstock to Release — 사용된 배지의 2차 발효: 원료에서 방출까지

원료 테스트, 조절 및 멸균

접종 전에 각 배치는 세 가지 관문을 통과해야 합니다: 구성, 명확화 및 멸균.

원료 구성 및 허용 한계

각 사용된 배지 배치를 원래의 배지 레시피가 아닌 의도된 식품 또는 사료 사용에 대해 테스트하십시오. 배양육 생산에서 사용된 배지의 경우, 해당 사용에 대한 소스 사양에 따라 배치를 평가하십시오.^[5] 잔류 아미노산, 당 및 기타 영양소를 측정합니다.^[1]^[5] 병원균, 바이러스, 곰팡이, 효모, 마이코톡신, 생물학적 아민 및 중금속에 대한 테스트를 설정하기 위해 소스 기반의 위험 평가를 사용합니다.^[5]

매개변수	발효 효과	수락, 조건부 수락 또는 거부
잔류 아미노산	2차 생물량 성장을 지원합니다	잔류 프로필이 목표 생물의 성장을 지원하면 수락하고, 그렇지 않으면 조건부 수락하거나 거부합니다.^[1]
생균수	배치 실패 및 안전 위험의 위험	세균 병원균, 바이러스 또는 곰팡이가 검출되면 거부합니다.^[5]
중금속	미생물 성장을 억제하고 최종 제품을 오염시킵니다	식품 또는 사료의 안전 기준치를 초과하면 거부합니다.^[5]
영양 밀도	수확량을 결정합니다	영양소를 농축하기 위해 보충제 또는 TFF를 통해 조절합니다.^[2]
고형물/입자	센서 및 산소 전달에 방해가 될 수 있습니다	원심분리 또는 심층 여과를 통해 조절합니다.^[2]

안전하고 발효 가능한 원료로 표준화할 수 없는 배치는 거부합니다.

안정성 및 오염 연구를 통해 저장 온도와 최대 보관 시간을 설정합니다.^[5] 원심분리 또는 심층 여과를 통해 세포와 잔해를 제거하십시오. 선택적 영양소 분리가 필요한 경우에만 횡단 흐름 여과(TFF)를 사용하십시오.^[2] 명확히 된 배치만 멸균으로 진행해야 합니다.

멸균 및 무균 전환

선택한 유기체가 필요로 하는 영양소를 보존하면서 생물부하 목표를 충족하는 처리를 선택하십시오.

고려사항	열 살균	멸균 여과
영양소 영향	열에 민감한 아미노산과 단백질을 분해할 수 있음	열에 민감한 성분을 더 잘 보존함
억제제 제어	마이야르 반응을 통해 억제제를 생성할 수 있음	용해된 억제제를 신뢰성 있게 제거하지 못함
확대	기존 식품 가공 관행에서 일반적임	검증된 미생물 보유, 필터 용량 및 무균 취급이 필요함

접종 전에 대표적인 원료에 대한 처리를 검증하십시오.

접종, 반응기 운영 및 배출가스 제어

호스트 선택 및 접종 준비

명확화 및 멸균 후, 남은 원료 조성과 일치하는 영양소 요구 및 억제제 내성을 가진 호스트를 선택하고, 대사가 제품 목표를 지원하는 호스트를 선택하십시오.

잔여 영양소 프로필에 가장 적합한 호스트를 사용하십시오; Chlorella BDH-1 은 검증된 예입니다.^[1]

순수한 종자 배양으로 시작하여 종자 열차를 통해 확장하십시오. 반응기로 옮기기 전에 순도, 생존력 및 성장 단계를 확인하십시오. 대표적인 사용 후 배지 배치에서 성장 및 제품 형성을 정의된 배지 대조군과 비교하여 테스트하고, 잔여 대사산물 및 기타 억제제에 대한 내성을 포함하십시오. 반복성을 확인하기 위해 적응 단계를 반복하십시오.

발효 모드 및 반응기 설계

최종 공급 전략을 결정하기 전에 연속식과 유가식 처리를 비교하여 작동 모드를 설정하십시오.

모드	일반적인 사용	주요 제어 지점
배치	변동성 원료	영양소 고갈 및 억제 추적
유가식	제어된 공급	섭취 및 산소 수요에 맞춰 공급 속도 조정
연속식	안정적이고 검증된 원료	희석율 제어 및 무균 상태 유지

변동성 원료에는 배치 운영을 사용하고, 더 엄격한 공급 제어에는 유가식을 사용하십시오.사료의 품질과 무균 상태가 안정적일 때만 연속 작동을 선택하십시오.

혼합, 산소 전달, 온도, pH 및 용존 산소 설정을 호스트와 배지에 맞추십시오. 거품 제어, 무균 첨가, 샘플링 및 세척을 벤치 규모에서 검증한 후 파일럿 규모에서 반복하십시오.산소 수요, 혼합, 탄소 및 질소 균형을 사용하여 스케일업을 평가하십시오 - 용기 부피만으로는 평가하지 마십시오.

배출가스 모니터링 및 배출 안전

반응기 설계 시작부터 가스 공급 및 격리와 함께 배출가스 모니터링을 계획하십시오. 가스 공급이 사용되는 경우, 대사 활동과 가스 흡수를 평가하기 위해 배출가스 구성을 추적하십시오.^[8]

처리 중 바이오매스, 부산물 및 에어로졸이 유출되지 않도록 검증된 배출 포집 및 처리를 사용하십시오.^[4] 메탄과 같은 가연성 가스를 사용하는 경우에만 가연성 가스 제어를 적용하십시오.^[8]

수확, 테스트 및 시설 통합

수확 시기 및 제품 회수

발효가 목표 단계에 도달하면 제품을 분리하고 각 잔류 스트림을 적절한 목적지로 보냅니다. 목표 제품 회수에 맞춰 수확 기준을 설정합니다. 수확 수율 및 품질 데이터를 사용하여 향후 원료 배치에 대한 수용, 조건부 수용 또는 거부 결정을 개선합니다.

연속 시스템에서는 수율, 활동 및 오염을 추적하기 위해 매일 샘플을 채취합니다. 수확 시기를 생물량 성장 및 수율 목표와 연결합니다. 실제 배양액으로 원심분리 기반 회수 및 횡류 여과(TFF)를 테스트합니다. 목표 제품이 부드러운 회수 또는 농축액에 보유가 필요한 경우 TFF를 사용합니다.^[2]

각 지연 전후의 수율 및 활동을 비교하여 보유 시간을 검증합니다. 모든 회수 분획을 기록합니다.

제품 품질 및 폐기물 스트림 테스트

시작 전에 샘플링 지점과 허용 한계를 설정하십시오. 공급원, 접종물, 운영 조건, 추가 사항, 편차 및 보유 시간을 위한 배치 기록 필드를 정의하십시오. 모든 결과를 배치 기록에 연결하여 들어오는 공급원료, 수확된 배양액, 회수된 제품 및 각 개별 폐기물 스트림을 샘플링하십시오.

공정 단계	샘플	방법	속성 및 결정
수확	바이오매스 또는 세포 슬러리	원심분리 또는 TFF 후 세포 수 및 수율 측정	수확 성능 확인
제품 출시	회수된 제품	정체성, 순도 및 활성 분석; 관련된 경우 숙주 세포 단백질, DNA 및 엔도톡신 테스트	의도된 사용 사양에 대해서만 출시
폐기물 처리	사용된 배지, 폐수, 고체 및 세척액	화학적 산소 요구량 (COD), 질소, 인, 고체 및 잔류 생물학적 활성 테스트	처리 또는 폐기 경로 선택; 처리 효과 확인
배출 및 추적 가능성	최종 폐수 및 관련 배치 기록	배출 화학 분석, 배치 기록 감사 및 질량 균형 조정	배치 기록의 완전성, 준수 배출 화학 및 질량 균형 마감 확인

이 결과를 사용하여 배치 출시를 결정하고 각 폐기물 흐름을 경로 지정하십시오.

확대 테스트 및 장비 소싱

파일럿 통합 전에 여러 원료 배치에 걸쳐 회수 및 테스트를 반복하십시오. 실험 설계 스크리닝 을 사용하여 성능에 영향을 미치는 변수를 식별한 다음 반응기 및 회수 실행을 반복하십시오. 파일럿 규모에서 보유 시간, 청소 및 격리를 도전하고 회수 성능 및 폐기물 경로를 검증하십시오. 자원 사용 또는 폐기물 감소를 주장하기 전에 회수 및 거부된 배치를 포함하여 제품 단위당 에너지, 물 및 폐기물을 측정하십시오.^[7]

위험	검증 중 점검	제어 또는 결정
사료 변동성	배치 간 영양소, 대사물 및 회수 수율	수용 한계 설정; 부적합한 사료 조건부 수용 또는 거부
오염	미생물 결과; 전이 및 격리 점검	침입 조사; 영향을 받은 물질 격리
산소 제한	최대 수요 시 용존 산소 및 흡수	급이 또는 산소 전달 용량 조정
제품 품질 변동	정체성, 순도, 활성 및 보유 시간 안정성	수확 조건 조정; 비규격 제품 보류

장비가 파일럿 규모에서 제품 회수, 멸균 및 폐기물 처리를 지원하는지 확인하십시오.피크 방출에 대한 처리 용량, 적합한 분석 능력 및 디지털 배치 추적 가능성을 제공합니다. 이러한 요구 사항에 맞춰 Cellbase 마켓플레이스를 사용하여 배양육 장비 및 분석 도구를 소싱하십시오.^[6]

결론: 원료를 수용, 조건부 수용 또는 거부

무균 시험, 회복 및 폐기물 흐름 검사를 마친 후, 검증된 게이트를 사용하여 원료를 수용, 조건부 수용 또는 거부할지 결정하십시오. 이 결정은 직접 재사용이 아닌 2차 발효에 적용됩니다.

잔여 영양소 프로필이 선택한 숙주의 수용 한계 내에 있는 경우에만 명확화되고 멸균된 원료를 수용하십시오.

변동성, 회복 손실 또는 지원되지 않는 빛이나 산소 요구로 인해 대규모로 프로세스가 실행 불가능한 경우 배치를 거부하십시오.^[1]^[2]

성공적인 발효가 영국의 규정을 준수하는 것을 보장하지 않습니다. 식품 성분을 출시하기 전에 안전성과 적용 가능한 규제 경로를 확인하십시오.^[3]^[6]

자주 묻는 질문

변동하는 사용된 배지에 대한 수용 한계를 어떻게 설정할 수 있습니까?

잔류 영양소, 암모니아 및 젖산과 같은 대사 부산물, 잠재적 오염 물질에 대해 사용된 배지를 특성화하십시오. 영양소 고갈 및 대사산물 축적에 대한 검증된 한계를 설정하기 위해 데이터 수집을 표준화하십시오.

이 한계를 반응기 제어에 통합하여 사양을 벗어난 배지가 자동 조정 또는 전환을 유발하도록 하십시오. 일관된 모니터링은 공정 안정성과 최종 배양육 품질을 보호하는 데 도움이 됩니다. 분석 도구와 센서는 Cellbase, 전문 B2B 마켓플레이스를 통해 구할 수 있습니다.

2차 발효는 언제 진정한 자원 절감을 제공합니까?

2차 발효는 폐기물이 될 수 있는 재료를 회수하고 재사용하여 자원 절감을 지원하며, 순환 바이오 경제를 지원합니다 ^[1]^[2]. 사용된 배지에서 아미노산과 같은 영양소를 회수하거나 폐기물 흐름을 사용하여 미세조류와 같은 2차 바이오매스를 성장시키는 것은 성장 인자와 배지 성분에 대한 수요를 줄일 수 있습니다 ^[1]^[2]. 이러한 접근 방식은 또한 폐수 배출을 줄이고 새로운 투입물의 필요성을 줄여, 배양육 생산에서 자원 효율성을 향상시킵니다 ^[2]^[3].