Pengesahan pembersihan adalah kritikal dalam pengeluaran daging yang diternak untuk mencegah pencemaran dan memastikan keselamatan produk. Berikut adalah apa yang anda perlu tahu:
- Piawaian Peraturan: Proses pembersihan mesti menghilangkan 99% mikroorganisma, diikuti dengan pembasmian kuman atau pensterilan yang mencapai pengurangan 99.999%.
- Cabaran Residu: Bioreaktor mengumpul protein, lemak, dan serpihan selular, memerlukan kaedah pembersihan yang tepat. Sistem guna tunggal menambah risiko seperti hidrokarbon dan siloksan.
-
Alat Utama untuk Pengesanan Residu:
- HPLC: Mengesan residu tertentu tetapi mempunyai had kepekaan untuk pencemar jejak.
- LC-MS/MS: Sangat sensitif, mengesan tahap ng/mL, sesuai untuk analisis jejak.
- Analisis TOC: Mengukur semua residu organik dengan cepat (kepekaan ppb) tetapi kurang spesifik.
- Pengesanan Mikrobial: Ujian kemandulan tradisional adalah lambat (5–7 hari). Kaedah pantas seperti bioluminesens ATP dan PCR masa nyata memberikan hasil yang lebih cepat, memperbaiki garis masa pelepasan kumpulan.
- Pemantauan Digital: Alat masa nyata seperti spektroskopi UV dan analitik yang didorong oleh AI mengoptimumkan kitaran pembersihan, mengurangkan masa henti, dan meningkatkan kecekapan.
Kaedah Analitik Baharu untuk Mengesahkan Proses Pembersihan
Alat Pengesanan Residu
Dalam pengeluaran daging yang diternak, pembersihan bioreaktor adalah proses yang teliti. Residu seperti protein, lemak, serpihan selular, dan komponen media pertumbuhan mesti dikeluarkan sepenuhnya untuk mengelakkan pencemaran silang. Alat seperti HPLC, LC-MS/MS, dan analisis TOC masing-masing memainkan peranan dalam memastikan pengesanan residu yang menyeluruh, menawarkan pandangan kuantitatif dan kualitatif.
Kromatografi Cecair Prestasi Tinggi (HPLC)
HPLC adalah kaedah yang digunakan secara meluas untuk mengukur residu dalam bioreaktor. Apabila digabungkan dengan pengesanan ultraviolet (UV), ia membantu memisahkan dan mengenal pasti komponen dalam sampel cecair. Ini menjadikannya sangat berguna untuk mengkuantifikasi residu stabil, seperti komponen media pertumbuhan tertentu atau agen pembersih. Walau bagaimanapun, ia mempunyai batasan. Sebagai contoh, HPLC-UV mungkin tidak cukup sensitif untuk mengesan residu jejak, terutamanya dalam aplikasi yang melibatkan peptida berpotensi tinggi yang cenderung kepada kehilangan adsorptif atau mempunyai kepekaan UV yang lemah [3].
Biasanya, HPLC-UV mencapai had pengesanan dalam julat µg/mL, yang mungkin tidak mencukupi untuk memantau pencemaran kecil. Namun, kebolehpercayaannya dalam mengesan dan mengesahkan penyingkiran residu tertentu menjadikannya kaedah pilihan untuk memastikan keselamatan produk dalam proses daging yang ditanam [3].
Teknik Spektrometri Jisim
LC-MS/MS membawa pengesanan residu ke tahap seterusnya dengan kepekaan dan kekhususan yang tinggi. Kaedah ini boleh menganalisis pelbagai jenis peptida, mengesan kuantiti serendah 1–1,000 ng/mL dalam satu larian. Dengan menggunakan pemantauan tindak balas berbilang fragmen, ia mengesahkan identiti residu dengan tepat. Seperti yang dinyatakan oleh Waters Corporation:
Walaupun Kromatografi Cecair Prestasi Tinggi (HPLC) yang digabungkan dengan pengesanan Ultraviolet (UV) adalah alat analisis yang paling biasa untuk penentuan ARL, terdapat keperluan yang semakin meningkat untuk metodologi analisis yang boleh mencapai pengesanan yang lebih sensitif dan selektif [3].
LC-MS/MS amat berkesan untuk mengenal pasti residu jejak, protein terdegradasi, dan bahan boleh diekstrak dari komponen bioreaktor guna tunggal.Penganalisis sering bergantung pada vial permukaan berprestasi tinggi untuk meminimumkan pengikatan tidak spesifik dan meningkatkan kadar pemulihan. Keupayaannya untuk mengesan residu pada tahap yang sangat rendah (ng/mL) menjadikannya tidak ternilai untuk mengesahkan penyingkiran bahan berpotensi tinggi dari permukaan bioreaktor [3].
Analisis Karbon Organik Total (TOC)
Analisis TOC mengukur jumlah karbon organik dalam residu dengan mengoksidasi mereka menjadi CO₂ dan memantau perubahan dalam kekonduksian. Kaedah ini tidak spesifik, bermakna ia mengesan semua residu organik - sama ada protein, sel, agen pembersih, atau komponen media. Kepekaannya mengagumkan, dengan had pengesanan serendah 6.30 ppb dan had kuantitasi sekitar 21 ppb [4][5].
Satu kajian dari Pusat Kejuruteraan Genetik dan Bioteknologi di Havana, Cuba, menunjukkan keberkesanan analisis TOC.Para penyelidik mencapai pengurangan magnitud tiga peringkat dalam tahap sisa, dengan nilai TOC akhir serendah 22 ppb. Mereka juga menetapkan hubungan antara bacaan TOC dan beban mikrob: sebagai contoh, 27 ppb TOC berkorelasi dengan kira-kira 10⁶ E. coli sel, manakala 16 ppb bersamaan dengan kira-kira 10³ sel yis [4] .
Penganalisis TOC sangat sesuai untuk sistem Clean-In-Place, di mana ia boleh digunakan sebagai alat at-line atau on-line untuk mempercepatkan masa pusingan peralatan [5]. Annex 15 Suruhanjaya Eropah menyokong penggunaan kaedah tidak spesifik seperti TOC apabila ujian sisa spesifik tidak dapat dilaksanakan, dengan menyatakan:
Biologik diketahui terurai dan terdenaturasi apabila terdedah kepada ekstrem pH dan/atau haba... [menyokong] kaedah tidak spesifik, seperti karbon organik total (TOC) dan kekonduksian, apabila tidak dapat dilaksanakan ujian untuk sisa produk spesifik [5].
Walaupun analisis TOC tidak dapat membezakan antara jenis residu - seperti media pertumbuhan, serpihan selular, atau agen pembersih - pengesanan yang luas ini bermanfaat untuk mengesahkan penyingkiran protein yang terdegradasi. Untuk kultur sel berskala besar, korelasi antara TOC dan kiraan sel menawarkan cara praktikal untuk mengesahkan penyingkiran biojisim dari dinding bioreaktor [4].
Bersama-sama, alat-alat ini menyediakan rangka kerja yang kukuh untuk pengesanan residu, memastikan bioreaktor memenuhi piawaian kebersihan yang ketat yang diperlukan untuk pengeluaran daging yang diternak. Asas ini penting untuk ujian kemandulan dan mikroba seterusnya.
Ujian Kemandulan dan Pengesanan Mikroba
Selepas pengesanan residu, memastikan kemandulan adalah sangat kritikal. Ujian kemandulan tradisional selalunya mengambil masa 5–7 hari untuk koloni mikroba tumbuh ke tahap yang boleh dikesan (kira-kira 10⁷ sel) [8]. Proses yang panjang ini boleh melambatkan penggantian peralatan dan pelepasan kumpulan dalam pengeluaran daging yang diternak. Walau bagaimanapun, kaedah mikrobiologi pantas (RMM) boleh memendekkan masa menunggu ini dengan ketara, mengesan pencemaran dalam beberapa jam dan bukannya hari. Mari kita lihat lebih dekat kaedah-kaedah ini.
Satu halangan utama dalam pengesahan pembersihan bioreaktor adalah kesukaran untuk mengkulturkan organisma tertentu dengan teknik standard. Sebagai contoh, pada September 2023, AstraZeneca menggunakan bioluminesens ATP yang diperkuat untuk mengenal pasti organisma yang tumbuh perlahan seperti Dermacoccus nishinomiyaensis, yang tidak dapat dikesan oleh agar soya tryptic standard. Ini menonjolkan bagaimana kaedah pantas mengatasi teknik kultur tradisional. Seperti yang dijelaskan oleh Miriam Guest, Saintis Utama di AstraZeneca:
"...membolehkan tindak balas pantas untuk memastikan mitigasi dapat dilaksanakan dengan tepat pada masanya."
– Miriam Guest, Principal Scientist, AstraZeneca [6]
Sistem automatik meningkatkan ketepatan dengan menghapuskan kesilapan manusia semasa bacaan manual. Mereka juga berintegrasi secara langsung dengan Sistem Pengurusan Maklumat Makmal (LIMS), mengurangkan kesilapan transkripsi dan mempercepatkan dokumentasi - satu kelebihan besar untuk kemudahan daging yang ditanam yang menguruskan pelbagai kumpulan [8].
Kaedah Pengesanan Mikrob Pantas
Untuk mengatasi batasan kaedah kultur tradisional, beberapa teknologi pengesanan pantas telah muncul. Berikut adalah cara mereka berfungsi:
-
ATP Bioluminescence: Kaedah ini mengesan adenosina trifosfat (ATP) dari sel hidup, memberikan keputusan dalam beberapa minit hingga jam. Walaupun tidak spesifik, ia e
xcell ent untuk pemeriksaan kebersihan cepat dan boleh mengenal pasti organisma yang mungkin terlepas oleh plat agar [6][7]. - Kaedah Berasaskan Asid Nukleik: Teknik seperti PCR masa nyata dan LAMP (amplifikasi isoterma berasaskan gelung) menawarkan kepekaan dan kekhususan yang tinggi. PCR masa nyata boleh mengesan serendah 10⁴ cfu/mL dalam 1–3.5 jam selepas pengayaan [7]. LAMP, beroperasi pada suhu tetap (59–65°C), memberikan keputusan dalam 60–75 minit selepas pengayaan, mengesan antara 10² dan 10⁴ cfu/mL. LAMP transkripsi songsang (rtLAMP) untuk pengesanan RNA mencapai kepekaan yang lebih tinggi, mengenal pasti serendah 4 cfu setiap swab tanpa pengayaan [7].
- Ujian Optik: Ini bergantung pada media kaldu yang mengandungi pewarna yang berubah warna atau berpendar berdasarkan aktiviti metabolik mikrob.Platform seperti BioLumix dan Soleris boleh mengesan seawal 8 sel yis atau 50–100 bakteria - jauh lebih rendah daripada ambang pemeriksaan koloni visual [8] . Masa pengesanan berkisar antara 8–18 jam untuk satu bakteria dan 35–48 jam untuk sel kulat [7].
- Mikrobiologi Impedans: Kaedah ini memantau perubahan elektrik dalam media kultur yang disebabkan oleh metabolisme bakteria. Ia membezakan antara sel hidup dan mati, memberikan keputusan dalam 14–24 jam [7].
Apabila memilih kaedah pantas, satu faktor utama yang perlu dipertimbangkan adalah sama ada proses itu merosakkan. Kaedah berasaskan pendarfluor selalunya tidak merosakkan, membolehkan pengesanan koloni, manakala kaedah bioluminesens ATP dan lisis sel biasanya memusnahkan sampel [8]. Untuk pengesahan pembersihan bioreaktor, di mana detergen atau pembasmi kuman yang tinggal mungkin mengganggu, penyapu yang dilembapkan terlebih dahulu dengan agen peneutral boleh membantu mengelakkan negatif palsu [7].
sbb-itb-ffee270
Alat Digital dan Proses Analitik
Pengenalan Teknologi Analitik Proses (PAT) dan platform pemantauan digital sedang mengubah pengesahan pembersihan dalam pengeluaran daging yang ditanam. Secara tradisional, ujian luar talian bermaksud peralatan perlu dibiarkan tidak berfungsi selama berjam-jam - atau bahkan berhari-hari - sementara menunggu keputusan makmal [9] . Sekarang, alat dalam talian dan dalam talian menyediakan data masa nyata sepanjang kitaran pembersihan, menghapuskan kelewatan ini.
Ambil in-line UV spectroscopy sebagai contoh. Teknologi ini menggunakan sensor untuk memantau agen pembersih dan sisa protein dalam masa nyata.Seperti yang dijelaskan oleh John Schallom dari STERIS:
Keupayaan pemantauan dalam talian UV membolehkan pemantauan berterusan masa nyata bagi keseluruhan kitaran pembersihan dan penerapan kepada kualiti melalui reka bentuk, teknologi analisis proses, pendigitalan proses, dan matlamat kelestarian bagi kemudahan pembuatan Pharma 4.0. [5]
Dengan menggunakan alat seperti spektroskopi UV dan UPLC, tahap residu diukur dengan tepat semasa proses pembersihan. Ini membolehkan pendekatan "bersih sehingga bersih", di mana pencucian dihentikan sebaik sahaja tahap residu memenuhi ambang sasaran, daripada bergantung pada masa pembersihan tetap yang direka untuk senario terburuk. Hasilnya? Masa henti peralatan dikurangkan secara drastik [9]. Sistem pemantauan berterusan ini juga membuka jalan untuk protokol pembersihan ramalan, meningkatkan kecekapan dan mengurangkan pembaziran.
Analitik Ramalan Didorong AI
AI memainkan peranan penting dalam mengoptimumkan protokol pembersihan. Melalui kembar digital, AI mensimulasikan pembolehubah TACT (Suhu, Tindakan, Kimia, Masa), memudahkan proses dengan mengurangkan keperluan untuk eksperimen berulang. Pembelajaran mesin menganalisis interaksi pembolehubah ini untuk mengenal pasti keadaan pembersihan yang paling cekap dan boleh diulang [11]. Pendekatan ini bukan sahaja menjimatkan masa dan sumber tetapi juga menyokong usaha untuk menjadikan daging yang diternak lebih berdaya saing kos dengan daging tradisional [10].
Platform Pemantauan Masa Nyata
Platform pemantauan masa nyata menggabungkan pelbagai sensor untuk mengesahkan kebersihan secara berterusan sepanjang kitaran pembersihan. Sebagai contoh, pada Mei 2014, Waters Corporation mempamerkan Sistem Analisis Proses PATROL UPLC.Sistem ini memantau pelarut basuh dari bekas reaksi 1-liter menggunakan kaedah isokratik 60 saat, mencapai masa kitaran 160 saat antara suntikan dengan had pengesanan 24 ng/mL. Analisis hampir serta-merta ini menghapuskan keperluan untuk swabbing manual dan mengukuhkan metodologi "bersih sehingga bersih" [9].
Untuk kemudahan daging yang ditanam, platform ini memberikan manfaat yang lebih besar. Analisis Jumlah Karbon Organik (TOC) boleh mengesan seberapa sedikit 1,000,000 sel E. coli pada tahap serendah 27 ppb [4] , menawarkan kaedah sensitif untuk menilai kebersihan mikrob. Selain itu, Teknologi Surface Plasmon Resonance (SPR) menyediakan kepekaan pengesanan antara 1–10 ng/mL [2] , menjadikannya tidak ternilai untuk mengesahkan pembersihan biologi yang sangat kuat.Dengan mengintegrasikan alat masa nyata ini, pengeluar daging yang ditanam dapat memastikan pengesahan pembersihan yang cekap yang selaras dengan keperluan peraturan yang ketat.
Bagi syarikat yang ingin mengadopsi penyelesaian canggih ini,
Perbandingan Alat
Perbandingan Alat Analitik untuk Pengesahan Pembersihan Bioreaktor dalam Pengeluaran Daging yang Ditanam
Memilih alat analitik yang tepat untuk pengesahan pembersihan bioreaktor melibatkan penimbangan faktor seperti kepekaan, kekhususan, kos, dan sejauh mana ia sesuai dengan proses pengeluaran daging yang ditanam. Berikut adalah pecahan bagaimana alat yang berbeza menyumbang kepada usaha pengesahan yang ketat ini.
Analisis TOC menonjol kerana kelajuannya dan keupayaannya untuk mengesan semua sisa organik, walaupun ia tidak membezakan antara molekul tertentu. Ia menyediakan pengesahan cepat dan sensitif terhadap jumlah beban organik, menjadikannya sangat berharga untuk analisis air bilasan, di mana pengesahan penyingkiran organik sepenuhnya adalah penting. Walau bagaimanapun, kerana ia mengukur jumlah karbon, ia tidak dapat mengenal pasti jenis bahan organik yang ada.
HPLC cemerlang dalam kekhususan, kerana ia memisahkan sisa sasaran daripada detergen dan komponen lain dalam satu larian. Kepekaannya bergantung pada sifat kimia molekul dan jenis pengesan yang digunakan (e.g. , UV atau pendarfluor). Kelemahannya? HPLC memerlukan masa yang lama, mengambil masa sehingga 40 minit setiap sampel, belum lagi persediaan yang meluas diperlukan sebelum analisis[12] . Walaupun tidak ideal untuk pemantauan rutin, ia sangat berkesan untuk mengenal pasti bahan pencemar semasa penyimpangan.
Spektrometri jisim menawarkan kekhususan dan kepekaan yang tiada tandingan, mampu mengesan molekul pada tahap yang sangat rendah (ppb). Ini menjadikannya sempurna untuk mengesahkan penyingkiran faktor pertumbuhan atau protein yang kuat. Walau bagaimanapun, ia sering memerlukan piawai dalaman untuk memastikan ketepatan berhampiran had penerimaan sisa. Kos yang tinggi dan kerumitan spektrometri jisim menjadikannya kurang praktikal untuk kegunaan rutin, tetapi ia sangat diperlukan untuk menyiasat penyimpangan atau mengesahkan senario kes terburuk.
Jadual Perbandingan
Jadual berikut merumuskan kekuatan dan batasan pelbagai alat yang digunakan untuk pengesanan sisa dan pemantauan mikrob. Setiap alat memainkan peranan yang berbeza dalam mengekalkan protokol pembersihan yang disahkan.
| Alat | Kekhususan | Kebolehan Mengesan | Kelebihan Utama | Kekurangan Utama | Kesesuaian untuk Daging Ternakan |
|---|---|---|---|---|---|
| Analisis TOC | Rendah (Tidak khusus) | Tinggi (tahap ppb) | Pantas; mengesan semua sisa organik; mudah untuk disahkan | Tidak dapat mengenal pasti molekul tertentu | Tinggi; ideal untuk sampel bilasan dan pengesahan jumlah beban organik[4][15] |
| HPLC | Tinggi (Khusus) | Bervariasi (Bergantung pada pengesan) | Memisahkan sasaran dari detergen; sangat tepat | Memakan masa (sehingga 40 min/sampel); memerlukan kromofor | Sederhana; terbaik untuk pengenalpastian pencemar tertentu semasa penyimpangan[12][15] |
| Spektrometri Jisim | Sangat Tinggi (Spesifik) | Sangat Tinggi (tahap ppb) | Kepekaan melampau; e |
Kos tinggi; memerlukan piawaian dalaman | Sederhana; dikhaskan untuk sisa berpotensi tinggi dan pencirian kompleks |
| Pengesanan Mikrob Pantas | Bervariasi | Tinggi | Menyediakan maklum balas lebih cepat daripada ujian kemandulan tradisional | Kos awal tinggi | Tinggi; penting untuk mengurangkan kadar kegagalan kumpulan (kini 11–20%)[14] |
| Alat Digital/PAT | T/A (Pemantauan) | Tinggi (Proses) | Pemantauan masa nyata, tidak merosakkan; mengurangkan buruh manual | Tertakluk kepada gangguan (e.g. , fluorescence quenching) | High; supports scalable, consistent production[13][15] |
Perbandingan ini menekankan keperluan untuk pendekatan seimbang yang menggabungkan kelajuan, kekhususan, dan pemantauan masa nyata. Untuk kemudahan daging yang diternak, yang beroperasi dengan bajet yang lebih ketat berbanding pengeluar farmaseutikal, analisis TOC sering muncul sebagai pilihan paling praktikal untuk pengesahan rutin. Ia memerlukan pembangunan kaedah yang jauh lebih sedikit berbanding HPLC atau spektrometri jisim[12].
Kesimpulan
Menggabungkan pengesanan residu dengan pemantauan masa nyata adalah penting untuk pengesahan pembersihan bioreaktor yang berkesan dalam pengeluaran daging yang diternak. Dengan memanfaatkan kaedah analisis seperti analisis TOC, HPLC, dan spektrometri jisim, pengeluar dapat menangani kedua-dua pemeriksaan rutin dan penyiasatan penyelewengan terperinci.Setiap alat membawa kekuatan unik ke meja, memastikan proses pengesahan yang kukuh dan menyeluruh.
Peralihan industri ke arah sistem automatik dan pemantauan masa nyata adalah satu perubahan besar. Kemajuan ini meminimumkan masa henti dan mengurangkan kegagalan kelompok, memudahkan operasi. Seperti yang dinyatakan dengan tepat oleh Ferdinand Groten:
Automasi meningkatkan kecekapan, kestabilan, dan kebolehulangan proses dan membolehkan pendokumentasian data yang konsisten, oleh itu membawa kepada kualiti produk yang konsisten tinggi dan membolehkan peningkatan hasil proses [1].
Memilih alat yang betul melibatkan pertimbangan had penerimaan sisa, kepekaan, dan keserasian pensampelan [12]. Untuk protein berpotensi tinggi dengan had Pendedahan Harian yang ketat, teknologi Surface Plasmon Resonance menawarkan kepekaan yang luar biasa, mengesan serendah 1–5 ng/mL - jauh melebihi tahap degradasi 90–95% yang ditunjukkan oleh SDS-PAGE [2].
Mendapatkan peralatan analisis gred biofarmaseutikal yang boleh dipercayai bukanlah tugas yang mudah. Platform seperti
Kunci kejayaan terletak pada strategi pengesahan yang mengimbangi kelajuan, ketepatan, dan kebolehan skala. Pemantauan rutin yang cepat mesti bekerjasama dengan keupayaan untuk penyiasatan mendalam apabila diperlukan.Digabungkan dengan sumber peralatan yang cekap, pendekatan ini memastikan proses yang konsisten dan mematuhi yang memenuhi permintaan pengeluaran daging yang ditanam secara berskala.
Soalan Lazim
Bagaimana saya memilih antara TOC, HPLC dan LC-MS/MS untuk pengesahan pembersihan?
Apabila memutuskan antara TOC, HPLC, dan LC-MS/MS, semuanya bergantung kepada apa yang anda perlu kesan dan betapa tepatnya kaedah itu perlu.
- TOC (Total Organic Carbon): Kaedah ini mengukur sisa organik keseluruhan, seperti detergen, tetapi ia tidak mengenal pasti sebatian tertentu. Ia adalah pendekatan yang luas, berguna untuk pemantauan sisa umum.
- HPLC (High-Performance Liquid Chromatography): Ini adalah pilihan yang lebih disasarkan, sesuai untuk mengenal pasti dan mengukur kekotoran yang diketahui dalam sampel anda.
- LC-MS/MS (Kromatografi Cecair-Spektrometri Jisim Tandem): Jika anda memerlukan kepekaan yang melampau atau perlu menganalisis sampel yang kompleks, ini adalah kaedah yang sesuai. Ia cemerlang dalam mengesan sisa jejak hingga ke tahap yang sangat kecil.
Pilihan yang tepat bergantung pada keperluan proses anda dan sifat sisa yang anda hadapi.
Apakah had penerimaan sisa untuk bioreaktor?
Had penerimaan sisa untuk bioreaktor ditetapkan berdasarkan tahap pendedahan berasaskan kesihatan, seperti pemindahan yang boleh diterima atau nilai pendedahan harian yang dibenarkan (PDE). Had ini penting untuk memastikan keselamatan pesakit sambil memenuhi piawaian peraturan, selaras dengan garis panduan yang ditetapkan.
Apakah kaedah mikroba pantas terbaik apabila pembasmi kuman mungkin mengganggu?
7000RMS Microbial Detection Analyzer adalah pilihan yang baik untuk situasi di mana pembasmi kuman mungkin mempengaruhi keputusan. Ia menyediakan pemantauan bioburden berterusan, menangkap data setiap dua saat. Ini membantu mengurangkan kesan gangguan pembasmi kuman, memberikan hasil yang konsisten dan boleh dipercayai.
