สเปกโทรสโกปีเสนอวิธีที่รวดเร็วและแม่นยำในการตรวจสอบสื่อการเจริญเติบโตในการผลิตเนื้อสัตว์ที่เพาะเลี้ยง โดยการติดตามสารอาหารเช่นกลูโคสและกลูตามีนแบบเรียลไทม์ ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการเจริญเติบโตของเซลล์และรักษาคุณภาพ มีสองวิธีหลักที่โดดเด่น:
- สเปกโทรสโกปี NIR: ทำงานในช่วง 780–2,500 นาโนเมตร เหมาะสำหรับการติดตามสารอาหารและเมตาบอไลต์เช่นกลูโคสและแลคเตท มีความคุ้มค่าและสามารถรวมเข้ากับไบโอรีแอคเตอร์ได้ง่าย แต่บางครั้งอาจมีการรบกวนจากสัญญาณน้ำ
- สเปกโทรสโกปีรามาน: ใช้การกระเจิงแสงที่ไม่ยืดหยุ่นเพื่อให้ข้อมูลโมเลกุลที่เฉพาะเจาะจงสูง ทำงานได้ดีในสภาพแวดล้อมที่มีน้ำเป็นส่วนใหญ่ ให้ความแม่นยำสำหรับเมตาบอไลต์เช่นแลคเตทและกลูโคส แต่มีค่าใช้จ่ายสูงกว่า
ทั้งสองวิธีสนับสนุนระบบอัตโนมัติสำหรับการส่งสารอาหารและการตรวจจับการปนเปื้อน เพิ่มประสิทธิภาพและลดความเสี่ยงจากการสุ่มตัวอย่างด้วยตนเองแพลตฟอร์มเช่น
สเปกโตรสโกปี NIR สำหรับการวิเคราะห์สื่อการเจริญเติบโต
วิธีการทำงานของสเปกโตรสโกปี NIR
สเปกโตรสโกปีใกล้อินฟราเรด (NIR) ทำงานภายใน ช่วงความยาวคลื่น 780 นาโนเมตร ถึง 2,500 นาโนเมตร, โดยเน้นการตรวจจับโอเวอร์โทนและแถบรวมของการสั่นสะเทือนโมเลกุลพื้นฐาน [7]. ทำให้มีประสิทธิภาพเป็นพิเศษในการระบุพันธะเช่น C-H, O-H, และ N-H, ซึ่งพบได้ทั่วไปในโมเลกุลเช่นกลูโคส กรดอะมิโน และโปรตีน
กระบวนการนี้เกี่ยวข้องกับการส่องแสง NIR ผ่านสื่อการเจริญเติบโตและวัดปริมาณแสงที่ถูกดูดซับในความยาวคลื่นต่างๆ แต่ละโมเลกุลจะสร้างรูปแบบสเปกตรัมที่ไม่ซ้ำกัน หรือ "ลายนิ้วมือ" ที่ให้ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับองค์ประกอบของสื่ออย่างไรก็ตาม เนื่องจากแถบสเปกตรัมมักจะทับซ้อนกัน เทคนิคเคโมเมตริกขั้นสูงเช่นการถดถอยแบบ Partial Least Squares จึงจำเป็นต้องใช้เพื่อดึงข้อมูลเชิงปริมาณที่แม่นยำ [1].
หนึ่งในประโยชน์ที่โดดเด่นของสเปกโทรสโกปี NIR คือมันไม่รุกราน โพรบสามารถรวมเข้ากับไบโอรีแอคเตอร์โดยตรงโดยใช้พอร์ต Ingold มาตรฐาน และสร้างขึ้นเพื่อทนต่อรอบการฆ่าเชื้อ (SIP/CIP) เพื่อให้มั่นใจว่าสอดคล้องกับมาตรฐานสุขอนามัยอุตสาหกรรม [10]. ความสามารถนี้ในการวัดโดยไม่รบกวนกระบวนการทำให้ NIR เป็นเครื่องมือที่มีค่าสำหรับการตรวจสอบสื่อการเจริญเติบโต นี่เป็นขั้นตอนสำคัญเมื่อเลือก เซ็นเซอร์สำหรับไบโอรีแอคเตอร์เนื้อสัตว์ที่เพาะเลี้ยง เพื่อให้มั่นใจในความเสถียรของกระบวนการ
การประยุกต์ใช้ NIR ในการตรวจสอบสื่อการเจริญเติบโต
สเปกโทรสโกปี NIR ถูกใช้กันอย่างแพร่หลายในการติดตามสารอาหารและเมตาบอไลต์ที่สำคัญ เช่น กลูโคส กลูตามีน กรดอะมิโน แลคเตท แอมโมเนีย และจำนวนเซลล์ทั้งหมด (TCC) [6][8]. โดยการให้ข้อมูลแบบเรียลไทม์ ช่วยให้ผู้ผลิตตรวจพบการขาดสารอาหารได้เร็ว ป้องกันผลกระทบต่อความมีชีวิตของเซลล์ หรือระบุผลพลอยได้ที่เป็นพิษก่อนที่จะสะสม
การศึกษาได้แสดงให้เห็นถึงประโยชน์ที่เป็นรูปธรรมของ NIR ตัวอย่างเช่น การวิจัยหนึ่งใช้ NIR สำหรับการตรวจสอบออนไลน์ในเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพแบบถังคน ได้รับข้อผิดพลาดในการทำนาย 1.54 mM สำหรับกลูโคสและ 0.83 mM สำหรับแลคเตท [8]. สำหรับกระบวนการผลิตเนื้อสัตว์ที่เพาะเลี้ยง ซึ่งเซลล์เติบโตบนไมโครแคร์ริเออร์ การสอบเทียบเฉพาะระบบเป็นสิ่งสำคัญเนื่องจากผลกระทบจากการกระเจิงของแสงที่เกิดจากลูกปัดไมโครแคร์ริเออร์ การวิจัยที่ Sanofi Pasteur ประสบความสำเร็จในการใช้ NIR เพื่อติดตามเซลล์ Vero ที่เติบโตบน Cytodex 1 ไมโครแคร์ริเออร์ โดยมีความแม่นยำในการทำนาย 0.36 กรัม/ลิตร สำหรับกลูโคสและ 0.29 กรัม/ลิตร สำหรับแลคเตท [9]. ผลการวิจัยเหล่านี้เน้นย้ำถึงความสำคัญของการปรับเทียบที่เหมาะสมสำหรับระบบที่แตกต่างกัน
"NIR spectroscopy (NIRS) เป็นเครื่องมือ PAT ในสถานที่ที่มีศักยภาพ... ให้สเปกตรัมที่เป็นตัวแทนของ 'ลายเซ็น' ของส่วนประกอบทั้งหมดที่มีอยู่ในสารละลายที่วิเคราะห์"
- แอนนี่ มาร์ค, กระบวนการชีวเคมี [9]
การใช้ NIR ที่กำลังเติบโตอีกอย่างหนึ่งคือการสร้างโปรไฟล์ "golden batch" - มาตรฐานที่แสดงถึงประสิทธิภาพกระบวนการที่เหมาะสมที่สุด ผู้ปฏิบัติงานสามารถเปรียบเทียบการทำงานปัจจุบันกับโปรไฟล์เหล่านี้ได้แบบเรียลไทม์ ตัวอย่างเช่น นักวิจัยที่ Leibniz Universität Hannover ใช้ NIR เพื่อติดตามการเพาะเลี้ยงเซลล์ CHO-K01 ในเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพขนาด 7.5 ลิตรระบบของพวกเขาตรวจพบการปนเปื้อนของแบคทีเรียใน "Batch 3" เพียง 30 ชั่วโมงหลังจากเริ่มกระบวนการ เนื่องจากการอ่านค่า NIR เกินขีดจำกัดที่กำหนดไว้ [4].
พื้นฐานของสเปกโทรสโกปี NIR – สเปกโทรสโกปี NIR ทำงานอย่างไร?
สเปกโทรสโกปีรามานสำหรับการวิเคราะห์สื่อการเจริญเติบโต
ในขณะที่สเปกโทรสโกปี NIR เหมาะสำหรับการถอดรหัสแถบการดูดซับที่ทับซ้อนกัน สเปกโทรสโกปีรามานใช้วิธีการที่แตกต่างออกไป โดยใช้การกระเจิงของแสงที่ไม่ยืดหยุ่นเพื่อเจาะลึกเข้าไปในโครงสร้างโมเลกุล ซึ่งเป็นวิธีการวิเคราะห์ที่เสริมกัน
วิธีการทำงานของสเปกโทรสโกปีรามาน
สเปกโทรสโกปีรามานทำงานโดยการฉายแสงเลเซอร์ 785 นาโนเมตรไปยังตัวอย่างและจับโฟตอนที่กระเจิงอย่างไม่ยืดหยุ่น เมื่อโฟตอนเหล่านี้มีปฏิสัมพันธ์กับโมเลกุล จะเกิดการเปลี่ยนแปลงพลังงานเนื่องจากการเคลื่อนไหวแบบสั่นสะเทือนการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้สร้าง "ลายนิ้วมือ" สเปกตรัมที่ไม่ซ้ำกัน เผยโครงสร้างโมเลกุลของส่วนประกอบเช่น โปรตีน ไขมัน กรดนิวคลีอิก และน้ำตาล [12][5].
ความแตกต่างหลักจากสเปกโทรสโกปี NIR อยู่ที่สิ่งที่ Raman วัด แทนที่จะตรวจจับการเปลี่ยนแปลงของโมเมนต์ไดโพล Raman มุ่งเน้นไปที่การเปลี่ยนแปลงใน ความสามารถในการเกิดโพลาไรซ์ ของพันธะโมเลกุลระหว่างการสั่นสะเทือน [5]. ความแตกต่างนี้ทำให้มันมีประโยชน์อย่างยิ่งสำหรับการประยุกต์ใช้ในเนื้อสัตว์ที่เพาะเลี้ยง ทำไม? เพราะน้ำซึ่งเป็นส่วนใหญ่ของสื่อการเจริญเติบโตแทบจะมองไม่เห็นต่อการตรวจจับของ Raman ซึ่งหมายความว่า Raman สามารถ "มองผ่าน" น้ำเพื่อตรวจจับปริมาณเล็กน้อยของสารอาหารและเมตาบอไลต์ หลีกเลี่ยงการรบกวนที่มักจะซับซ้อนในวิธีการอินฟราเรด [11][12][5].
การสเปกโทรสโกปีรามานสร้างสัญญาณเฉพาะของสารวิเคราะห์ที่ไม่ทับซ้อนกับสัญญาณของน้ำ... ทำให้มีความได้เปรียบอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานในวัฒนธรรมเซลล์ ซึ่งเมทริกซ์ส่วนใหญ่เป็นน้ำ
- Morandise Rubini, นักวิจัย, มหาวิทยาลัยทัวร์ [12]
อย่างไรก็ตาม เนื่องจากแถบสเปกตรัมสามารถทับซ้อนกันได้ จึงมักใช้แบบจำลองทางคณิตศาสตร์ขั้นสูง เช่น Partial Least Squares หรือ Principal Component Analysis เพื่อดึงข้อมูลเชิงปริมาณที่แม่นยำจากสเปกตรัมที่คมชัดและเฉพาะเจาะจง [12][13][14].
การประยุกต์ใช้รามานในการตรวจสอบสื่อการเจริญเติบโต
ด้วยความสามารถในการสร้างลายนิ้วมือโมเลกุลที่ละเอียด การสเปกโทรสโกปีรามานจึงกลายเป็นเครื่องมือที่ทรงพลังสำหรับการตรวจสอบแบบอินไลน์ในสภาพแวดล้อมการผลิตทำหน้าที่เป็นเซ็นเซอร์ออปติคัลสำหรับ เครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพบนโต๊ะ, ติดตามการบริโภคสารอาหาร เช่น กลูโคสและกลูตามีน และการผลิตผลพลอยได้จากการเผาผลาญ เช่น แลคเตทและแอมโมเนีย [14]. การตอบสนองแบบเรียลไทม์นี้ช่วยให้สามารถปรับเปลี่ยนโดยอัตโนมัติ เช่น การเพิ่มประสิทธิภาพตารางการให้อาหารสารอาหารเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพ
ตัวอย่างเช่น ในเดือนเมษายน 2025 นักวิจัยใช้ Viserion สเปกโตรมิเตอร์รามานในวัฒนธรรมเซลล์ CHO ขนาด 10 ลิตรห้าชุด โดยได้การคาดการณ์ที่แม่นยำสูง (e.g. , RMSEP ของ 0.51 g/l สำหรับกลูโคส) [12]. ในทำนองเดียวกัน ในเดือนมีนาคม 2018 ทีมที่ Cell and Gene Therapy Catapult ในลอนดอนใช้ระบบรามานแบบอินไลน์ (Kaiser Optical Systems RamanRxn2™ analyser) เพื่อติดตามการผลิตเซลล์ T แบบออโตโลกัส พวกเขาติดตามกลูโคส (R = 0.987) และแลคเตท (R = 0.986) ระดับด้วยความแม่นยำ ระบุการเปลี่ยนแปลงเมตาบอลิซึมเฉพาะผู้บริจาคและอัตราการขยายตัวโดยไม่ต้องใช้การสุ่มตัวอย่างด้วยตนเอง [14].
นอกเหนือจากสารอาหารและผลพลอยได้แล้ว สเปกโทรสโกปีแบบรามันยังตรวจสอบความเข้มข้นของเซลล์ ประเมินความมีชีวิตของเซลล์ และตรวจจับอันตรายที่อาจเกิดขึ้น เช่น Salmonella หรือ E. coli . สิ่งนี้ช่วยให้มั่นใจถึงความสม่ำเสมอในแต่ละชุดและให้วิธีที่เชื่อถือได้ในการ อธิบายส่วนประกอบของสื่อ [11][1][14][15].
NIR vs Raman: วิธีใดที่ควรใช้
การเปรียบเทียบสเปกโทรสโกปี NIR กับ Raman สำหรับการวิเคราะห์สื่อการเจริญเติบโต
การตัดสินใจระหว่างสเปกโทรสโกปี NIR และ Raman ขึ้นอยู่กับตัววิเคราะห์เฉพาะของคุณ งบประมาณ และการตั้งค่าของระบบของคุณ ตัวเลือกนี้มีความสำคัญเมื่อวางแผนที่จะ ขยายกระบวนการผลิตเนื้อสัตว์ที่เพาะเลี้ยง.
ปัจจัยการเปรียบเทียบ
Raman spectroscopy โดดเด่นในด้านความสามารถในการให้ข้อมูลโมเลกุลที่เฉพาะเจาะจงสูง มันสร้าง "ลายนิ้วมือ" สเปกตรัมที่คมชัดและชัดเจน ทำให้ง่ายต่อการระบุสารประกอบแต่ละชนิด ในทางกลับกัน NIR spectroscopy ผลิตแถบที่กว้างและทับซ้อนกันซึ่งต้องการเครื่องมือเคโมเมตริกขั้นสูงสำหรับการวิเคราะห์ [1]. สิ่งนี้ทำให้ Raman มีประโยชน์อย่างยิ่งสำหรับการติดตามเมแทบอไลต์เฉพาะอย่างแม่นยำ
การดูดซับน้ำใน NIR สามารถบดบังสัญญาณสารอาหารได้ ในขณะที่ความไวต่ำของ Raman ต่อการดูดซับน้ำช่วยให้การตรวจจับชัดเจนขึ้น อย่างไรก็ตาม Raman ไม่ได้ปราศจากความท้าทาย - มันสามารถพบการรบกวนจากการเรืองแสงพื้นหลังที่เกิดจากสารประกอบทางชีวภาพเช่นโปรตีนไฮโดรไลเสต [1].
การวิจัยที่เกี่ยวข้องกับเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพเซลล์ CHO ได้แสดงให้เห็นว่า Raman เหนือกว่า NIR ในการทำนายกลูโคส แลคเตท และแอนติบอดี ในขณะที่ NIR มีประสิทธิภาพมากกว่าสำหรับกลูตามีนและไอออนแอมโมเนียม [2]. การศึกษาที่ดำเนินการในเดือนมีนาคม 2017 โดย R.C. Rowland-Jones ที่ มหาวิทยาลัยลีดส์ สนับสนุนความแข็งแกร่งของ Raman เพิ่มเติม โดยแสดงให้เห็นว่ามีความน่าเชื่อถือมากกว่าในการวัดแลคเตท (RMSECV 1.11 g/L) และกลูโคส (RMSECV 0.92 g/L) ในเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพขนาดเล็ก 15 มิลลิลิตร [16] .
จากมุมมองด้านต้นทุน ระบบ NIR มักจะมีราคาที่ถูกกว่าเนื่องจากแหล่งกำเนิดแสงที่ง่ายกว่า อย่างไรก็ตาม ระบบ Raman ต้องการเลเซอร์และเครื่องตรวจจับขั้นสูง ทำให้มีราคาสูงกว่า [1]. ตารางด้านล่างนี้เน้นความแตกต่างที่สำคัญเหล่านี้:
| ปัจจัย | สเปกโทรสโกปี NIR | สเปกโทรสโกปีรามัน |
|---|---|---|
| ความเฉพาะเจาะจง | ต่ำกว่า; แถบกว้างและทับซ้อนกัน [1] | สูงกว่า; "ลายนิ้วมือ" โมเลกุลที่คมชัด [1] |
| การรบกวนจากน้ำ | สูง; การดูดซับน้ำที่แข็งแกร่ง [2] | ต่ำ; น้ำเป็นตัวกระจายที่อ่อนแอ [2] |
| ดีที่สุดสำหรับ | การตรวจสอบกลูตามีน, แอมโมเนียม, ชีวมวล [2] | กลูโคส, แลคเตท, ไตเตอร์แอนติบอดี [2, 19] |
| ค่าใช้จ่าย | โดยทั่วไปต่ำกว่า; โคมไฟและออปติกที่เรียบง่าย [1] | โดยทั่วไปสูงกว่า; ต้องการเลเซอร์และเครื่องตรวจจับ [1] |
| ความยาวเส้นทาง | ยาวกว่า; รองรับผนังภาชนะ [6] | สั้นกว่า; ต้องการการเชื่อมต่อโดยตรงกับตัวอย่าง [6] |
| การรบกวนหลัก | การกระเจิงทางกายภาพจากเซลล์/อนุภาค [6] | การเรืองแสงพื้นหลังจากชีวโมเลกุล [2] |
ต่อไป เราจะสำรวจวิธีการใช้ข้อมูลสเปกโทรสโกปีเพื่อการเพิ่มประสิทธิภาพสื่อแบบเรียลไทม์ในการผลิต
sbb-itb-ffee270
การใช้ข้อมูลสเปกโตรสโกปีในการผลิต
การเพิ่มประสิทธิภาพสื่อแบบเรียลไทม์
สเปกโตรสโกปีเปลี่ยนข้อมูลดิบให้เป็นข้อมูลเชิงลึกที่สามารถนำไปใช้ได้ ช่วยให้การส่งสารอาหารในกระบวนการผลิตมีประสิทธิภาพมากขึ้น โดยการตรวจสอบพารามิเตอร์สำคัญเช่น กลูโคส แลคเตท กลูตามีน และแอมโมเนียม แบบไม่รุกรานและพร้อมกัน ทำให้การเพิ่มประสิทธิภาพของวัฒนธรรมเป็นไปอย่างต่อเนื่อง ตัวอย่างเช่น เมื่อระดับกลูโคสลดลงต่ำกว่าช่วงที่เหมาะสม ระบบจะกระตุ้นการให้อาหารสารอาหารโดยอัตโนมัติ ซึ่งป้องกันการอดอาหารของเซลล์และลดความเสี่ยงของการสะสมของผลพลอยได้ที่เป็นพิษ [2].
การสร้างเส้นทาง "Golden Batch" จากการผลิตที่เหมาะสมช่วยให้สามารถระบุปัญหาได้ตั้งแต่เนิ่นๆ เช่น ปัญหาการปนเปื้อนหรือการเติมอากาศ [4]. ระบบที่ทันสมัยนำสิ่งนี้ไปไกลยิ่งขึ้น - ตัวอย่างเช่น NIR spectroscopy สามารถประมาณความเข้มข้นของสารอาหารด้วยความแม่นยำภายใน 15% ของวิธีการอ้างอิงแบบดั้งเดิม ในเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพขนาดใหญ่ที่มีความจุถึง 12,500 ลิตร การวิเคราะห์องค์ประกอบหลักของข้อมูล NIR ได้อธิบายถึง 96% ของความแปรปรวนของกระบวนการ [17].
การไหลของข้อมูลอย่างต่อเนื่องนี้ผสานเข้ากับระบบเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพได้อย่างราบรื่น ทำให้ การควบคุมกระบวนการอัตโนมัติ เพื่อรักษาความสม่ำเสมอและประสิทธิภาพ ซึ่งมีความสำคัญเมื่อใช้ แผนการผลิตขนาดใหญ่ เพื่อจัดการการเติบโต.
การเชื่อมต่อ Spectroscopy กับระบบเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพ
การผสานรวม spectroscopy กับระบบเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพนำข้อมูลแบบเรียลไทม์ไปสู่ระดับถัดไป ทำให้สามารถควบคุมการตอบสนองอัตโนมัติได้อย่างเต็มที่.โพรบที่จุ่มอยู่ในของเหลว สามารถทนต่อรอบการฆ่าเชื้อและความดันสูง ส่งข้อมูลแบบเรียลไทม์โดยตรงไปยังหน่วยควบคุมไบโอรีแอคเตอร์ [6].
การศึกษาที่ดำเนินการในเดือนกันยายน 2018 ที่ Université de Lorraine เปรียบเทียบโพรบ Raman และ NIR ในสถานที่ที่ทำงานคู่ขนานกันภายในไบโอรีแอคเตอร์เซลล์ CHO ขนาด 2 ลิตร ผลการศึกษาพบว่า Raman spectroscopy มีความสามารถในการตรวจจับกลูโคสและแลคเตทได้ดี ในขณะที่ NIR มีประสิทธิภาพมากกว่าในการตรวจสอบกลูตามีนและแอมโมเนียม การรวมจุดแข็งของทั้งสองวิธีให้การตรวจสอบแบบเรียลไทม์ที่ครอบคลุมที่สุดสำหรับการผลิตเนื้อสัตว์ที่เพาะเลี้ยง [2] .
ข้อมูลสเปกโทรสโกปีจะถูกป้อนเข้าสู่ระบบควบคุมกระบวนการทางสถิติแบบหลายตัวแปร (MSPC) ซึ่งเปรียบเทียบชุดการผลิตที่กำลังดำเนินการกับมาตรฐาน Golden Batch ที่กำหนดไว้ตลอดเวลาวิธีการนี้ช่วยให้ผู้ปฏิบัติงานสามารถตรวจจับความเบี่ยงเบน - ไม่ว่าจะเกิดจากการปนเปื้อน การขาดแคลนสารอาหาร หรือความล้มเหลวของอุปกรณ์ - ภายในไม่กี่ชั่วโมงแทนที่จะเป็นวัน ผลลัพธ์คือประสิทธิภาพที่ดีขึ้นและความสม่ำเสมอที่มากขึ้นในการผลิต [4].
การจัดหาอุปกรณ์สเปกโตรสโกปีผ่าน Cellbase
ทำไมต้องใช้ Cellbase สำหรับอุปกรณ์สเปกโตรสโกปี
การเลือกอุปกรณ์สเปกโตรสโกปีที่เหมาะสมสำหรับการผลิตเนื้อสัตว์เพาะเลี้ยงอาจรู้สึกเหมือนการเดินผ่านเขาวงกตของรายละเอียดทางเทคนิค ด้วยสเปกโตรมิเตอร์อเนกประสงค์ที่มีการกำหนดค่าหลายพันแบบ [18] , มันง่ายที่จะรู้สึกท่วมท้นหากไม่มีความเชี่ยวชาญที่ถูกต้อง
นี่คือที่ที่
คุณสมบัติหลักของ Cellbase สำหรับการจัดซื้ออุปกรณ์
นอกจากนี้ ความเชี่ยวชาญของ
บทสรุป
สเปกโทรสโกปี NIR และ Raman มีบทบาทสำคัญในการปรับปรุงสื่อการเจริญเติบโตสำหรับเนื้อสัตว์ที่เพาะเลี้ยง เทคนิคขั้นสูงเหล่านี้ช่วยให้ การตรวจสอบแบบเรียลไทม์และไม่รุกราน ของสารวิเคราะห์สำคัญ เช่น กลูโคส แลคเตท และแอมโมเนียมสิ่งนี้หมายความว่าทีมการผลิตสามารถปรับเปลี่ยนได้อย่างรวดเร็วโดยไม่ขัดจังหวะกระบวนการ - ข้อได้เปรียบที่สำคัญเนื่องจากการออกแบบสื่อยังคงเป็นหนึ่งในความท้าทายที่ใหญ่ที่สุดในการขยายการผลิตเนื้อสัตว์ที่เพาะเลี้ยง [16] [19].
แต่ละวิธีมีจุดแข็งของตัวเอง สเปกโทรสโกปี NIR โดดเด่นในการประเมินชีวมวลและองค์ประกอบโดยรวม ในขณะที่ สเปกโทรสโกปี Raman ให้ข้อมูลเชิงลึกที่ละเอียดเกี่ยวกับเมตาบอไลต์เฉพาะในสารละลายน้ำ [1] . ในระหว่างการศึกษาชีวปฏิกรณ์ขนาดเล็ก สเปกโทรสโกปี Raman แสดงความแม่นยำในการทำนายที่น่าประทับใจ ทำให้เป็นตัวเลือกที่เชื่อถือได้สำหรับการวัดที่แม่นยำ [16]. ทั้งสองเทคนิคยังสนับสนุนการพัฒนาโปรไฟล์ "แบทช์ทองคำ" ซึ่งช่วยให้ผู้ปฏิบัติงานสามารถตรวจพบปัญหาเช่น การปนเปื้อนของแบคทีเรีย หรือปัญหาการเติมอากาศได้ทันทีที่เกิดขึ้น [4].
เมื่อพูดถึงการเลือกอุปกรณ์สเปกโตรสโกปีที่เหมาะสม กระบวนการนี้อาจทำให้รู้สึกท้าทาย นี่คือที่ที่
Professor Alan G. Ryder เน้นย้ำถึงความสำคัญของวิธีการเหล่านี้:
วิธีการทางสเปกโทรสโกปีที่รวดเร็วหากนำไปใช้อย่างถูกต้องสามารถใช้ในการคัดกรองสื่อเพาะเลี้ยงเซลล์ได้อย่างรวดเร็วและมีประสิทธิภาพเพื่อระบุความแปรปรวนของโมเลกุลและปัญหาที่อาจเกิดขึ้นกับการผลิตสื่อ [1].
คำถามที่พบบ่อย
ประโยชน์ของการใช้สเปกโทรสโกปีในการผลิตเนื้อสัตว์เพาะเลี้ยงคืออะไร?
เทคนิคสเปกโทรสโกปีเช่นใกล้อินฟราเรด (NIR) และรามานนำเครื่องมือที่มีคุณค่าเข้าสู่อุตสาหกรรมเนื้อสัตว์เพาะเลี้ยง พวกเขาอนุญาตให้ การตรวจสอบแบบเรียลไทม์และไม่รุกราน ของสื่อการเจริญเติบโตทำให้สามารถติดตามสารอาหาร เมแทบอไลต์ และความหนาแน่นของเซลล์ได้อย่างต่อเนื่อง - โดยไม่จำเป็นต้องเก็บตัวอย่างหรือใช้สารรีเอเจนต์เพิ่มเติม ระดับการตรวจสอบนี้ช่วยรักษาการควบคุมกระบวนการที่เข้มงวดขึ้นและเร่งการปรับองค์ประกอบของสื่อ ซึ่งจำเป็นสำหรับการรับประกันคุณภาพที่สม่ำเสมอเมื่อขยายการผลิต
วิธีการเหล่านี้ยังมีความ มีประสิทธิภาพและประหยัดค่าใช้จ่าย. ด้วยการวัดเพียงครั้งเดียว พวกเขาสามารถวิเคราะห์ส่วนประกอบหลายอย่างพร้อมกัน - เช่น กรดอะมิโน น้ำตาล และไขมัน - โดยไม่จำเป็นต้องทดสอบทางเคมีแยกต่างหาก ซึ่งช่วยลดทั้งค่าแรงและค่าวัสดุในขณะที่ให้ข้อมูลที่สามารถปรับปรุงโมเดลการทำนาย ช่วยในการมาตรฐานคุณภาพและลดความแปรปรวนระหว่างชุดการผลิต
ข้อดีอีกประการหนึ่งคือความง่ายในการรวมสเปกโทรสโกปีเข้ากับระบบอัตโนมัติ ตัวอย่างเช่น โพรบ NIR สามารถติดตั้งโดยตรงในเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพเพื่อให้ข้อมูลต่อเนื่อง ช่วยให้สามารถปรับพารามิเตอร์ที่สำคัญเช่น อัตราการป้อนหรืออุณหภูมิได้โดยอัตโนมัติ สำหรับผู้ที่ต้องการอุปกรณ์เฉพาะทาง
ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างสเปกโทรสโกปี NIR และ Raman สำหรับการวิเคราะห์สื่อการเจริญเติบโตในการผลิตเนื้อสัตว์ที่เพาะเลี้ยงคืออะไร?
สเปกโทรสโกปีใกล้อินฟราเรด (NIR) เหมาะสำหรับ การตรวจสอบที่รวดเร็วและไม่รุกราน ขององค์ประกอบโดยรวมของสื่อการเจริญเติบโต ความสามารถในการให้การควบคุมแบบออนไลน์หรืออินไลน์หมายความว่าสามารถให้ข้อมูลแบบเรียลไทม์ ช่วยให้ผู้ผลิตสามารถปรับเปลี่ยนได้ทันทีในระหว่างกระบวนการผลิต
ในทางกลับกัน สเปกโทรสโกปี Raman เสนอ ลายนิ้วมือโมเลกุลที่แม่นยำ, ทำให้เป็นตัวเลือกที่ยอดเยี่ยมสำหรับการระบุและวัดเมแทบอไลต์เฉพาะ เช่น กลูโคสและแลคเตท ระดับความแม่นยำนี้มีประโยชน์อย่างยิ่งสำหรับการปรับแต่งองค์ประกอบของสื่อให้เหมาะกับความต้องการเฉพาะของการผลิตเนื้อสัตว์ที่เพาะเลี้ยง
ทำไมการตรวจสอบสื่อการเจริญเติบโตแบบเรียลไทม์จึงมีความสำคัญต่อการผลิตเนื้อสัตว์ที่เพาะเลี้ยง?
การตรวจสอบแบบเรียลไทม์มีบทบาทสำคัญในการรักษาสื่อการเจริญเติบโตให้เหมาะสมสำหรับการผลิตเนื้อสัตว์ที่เพาะเลี้ยง โดยการเฝ้าติดตามสารอาหาร เมแทบอไลต์ และสุขภาพของเซลล์อย่างใกล้ชิด ผู้ผลิตสามารถปรับสภาพแวดล้อมได้อย่างรวดเร็วเพื่อรักษาการเจริญเติบโตของเซลล์ให้คงที่และเพิ่มคุณภาพของผลิตภัณฑ์สุดท้าย
วิธีการที่ลงมือปฏิบัตินี้ช่วยลดเวลารอคอยที่เกี่ยวข้องกับการทดสอบแบบออฟไลน์แบบดั้งเดิม นำไปสู่ผลผลิตที่ดีขึ้นและของเสียน้อยลง นอกจากนี้ยังช่วยให้การใช้ทรัพยากรมีประสิทธิภาพมากขึ้น ทำให้กระบวนการผลิตมีความคล่องตัวและเพิ่มความน่าเชื่อถือ
