Fermentation Monitoring of Yeast Using Size Exclusion-ligand Exchange (Na-type) Column
Aplikace | 2025 | ShimadzuInstrumentace
Analýza sacharidů hraje zásadní roli v potravinářském, biotechnologickém a energetickém průmyslu. Přesné stanovení oligosacharidů, monosacharidů a alkoholů cukerné povahy je nezbytné pro optimalizaci fermentačních procesů, zajištění kvality produktů a vývoj efektivních biopaliv.
Cílem aplikace bylo vyvinout robustní metodu pro separaci a kvantifikaci dvaceti sacharidů (včetně ethanol) pomocí kombinace velikostní exkluze a ligandové výměny na Na-typovém sloupci Shim-pack SUR-Na. Byly vytvořeny retenční indexy a kalibrační křivky a metoda byla uplatněna pro sledování kvasné fermentace sacharidů na základě vzorků z kvasinek v melase.
Ultrarychlý kapalinový chromatograf Nexera lite v izokratickém režimu byl spojen se sloupcem Shim-pack SUR-Na (250×7,8 mm, 8 µm) a gelovou předkolonou Shim-pack SUR-Na(G) (50×7,8 mm, 8 µm). Jako mobilní fáze sloužila čistá voda při teplotě kolony 80 °C. Průtok byl nastaven na 0,6 mL/min (pro analýzy retenčních indexů) a 0,5 mL/min při sériovém zapojení dvou sloupců. Vzorky byly aplikovány injektorem (2–20 µL), detekce probíhala diferenciálně měřeným indexem lomu (RID-20A).
Byly stanoveny retenční indexy pro dvacet standardních sacharidů a ethanolu s dobrým rozlišením v jedné i ve dvou sériově zapojených kolónách. Kalibrační křivky pro sacharózu, glukózu, fruktózu a ethanol prokázaly výbornou linearitu (R2 ≥ 0,999999). Aplikace na vzorky z fermentačního procesu ukázala sledování dekompozice sacharózy na glukózu a fruktózu a následnou produkci ethanolu v čase.
Metoda založená na kombinaci velikostní exkluze a Na-typové ligandové výměny na sloupci Shim-pack SUR-Na v systému Nexera lite umožňuje rychlou, přesnou a jednoduchou separaci širokého spektra sacharidů a ethanolu. Díky použití čisté vody jako mobilního činidla se stává analyzovaná protokolární metoda vysoce praktickou a univerzálně použitelnou pro biotechnologické procesy, potravinářství i energetiku.
GPC/SEC
ZaměřeníPotraviny a zemědělství
VýrobceShimadzu
Souhrn
Význam tématu
Analýza sacharidů hraje zásadní roli v potravinářském, biotechnologickém a energetickém průmyslu. Přesné stanovení oligosacharidů, monosacharidů a alkoholů cukerné povahy je nezbytné pro optimalizaci fermentačních procesů, zajištění kvality produktů a vývoj efektivních biopaliv.
Cíle a přehled studie
Cílem aplikace bylo vyvinout robustní metodu pro separaci a kvantifikaci dvaceti sacharidů (včetně ethanol) pomocí kombinace velikostní exkluze a ligandové výměny na Na-typovém sloupci Shim-pack SUR-Na. Byly vytvořeny retenční indexy a kalibrační křivky a metoda byla uplatněna pro sledování kvasné fermentace sacharidů na základě vzorků z kvasinek v melase.
Použitá metodika a instrumentace
Ultrarychlý kapalinový chromatograf Nexera lite v izokratickém režimu byl spojen se sloupcem Shim-pack SUR-Na (250×7,8 mm, 8 µm) a gelovou předkolonou Shim-pack SUR-Na(G) (50×7,8 mm, 8 µm). Jako mobilní fáze sloužila čistá voda při teplotě kolony 80 °C. Průtok byl nastaven na 0,6 mL/min (pro analýzy retenčních indexů) a 0,5 mL/min při sériovém zapojení dvou sloupců. Vzorky byly aplikovány injektorem (2–20 µL), detekce probíhala diferenciálně měřeným indexem lomu (RID-20A).
Hlavní výsledky a diskuse
Byly stanoveny retenční indexy pro dvacet standardních sacharidů a ethanolu s dobrým rozlišením v jedné i ve dvou sériově zapojených kolónách. Kalibrační křivky pro sacharózu, glukózu, fruktózu a ethanol prokázaly výbornou linearitu (R2 ≥ 0,999999). Aplikace na vzorky z fermentačního procesu ukázala sledování dekompozice sacharózy na glukózu a fruktózu a následnou produkci ethanolu v čase.
Přínosy a praktické využití metody
- Není nutná příprava složitých mobilních fází – použití vody zjednodušuje provoz.
- Vysoké rozlišení monosacharidů, oligosacharidů a cukerných alkoholů s krátkým dobou analýzy.
- Schopnost monitorovat průběh fermentace v reálném čase poskytuje klíčová data pro řízení bioprocesů.
Budoucí trendy a možnosti využití
- Integrace s hmotnostní spektrometrií pro identifikaci neznámých sacharidů.
- Automatizace a online monitoring bioreaktorů pro průmyslové aplikace.
- Rozšíření metody do prostředí potravinářské kontroly kvality a farmaceutické analýzy.
Závěr
Metoda založená na kombinaci velikostní exkluze a Na-typové ligandové výměny na sloupci Shim-pack SUR-Na v systému Nexera lite umožňuje rychlou, přesnou a jednoduchou separaci širokého spektra sacharidů a ethanolu. Díky použití čisté vody jako mobilního činidla se stává analyzovaná protokolární metoda vysoce praktickou a univerzálně použitelnou pro biotechnologické procesy, potravinářství i energetiku.
Reference
- Asakura H., Okajima M., Hosoi C., Tanabe A. Fermentation Monitoring of Yeast Using Size Exclusion-ligand Exchange (Na-type) Column. Shimadzu Application News, 01-00732-EN, Jan. 2025.
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.
Podobná PDF
Analysis of Saccharides Using Integrated HPLC and Size Exclusion-Ligand Exchange (Na Type) Column
2025|Shimadzu|Aplikace
High Performance Liquid Chromatograph Application News Analysis of Saccharides Using Integrated HPLC and Size Exclusion-Ligand Exchange (Na Type) Column Azusa Uchida1, Miho Akagi1, Sayaka Tsuri2 1 Shimadzu Corporation, 2 Shimadzu Techno-Research User Benefits Saccharides contained in fruit juices can…
Klíčová slova
fructose, fructoseglucose, glucosesucrose, sucroseuriu, uriusaccharides, saccharidesmaltotriose, maltotriosejuice, juicepeaks, peaksligand, ligandmandarin, mandarinpineapple, pineapplegrapefruit, grapefruithplc, hplcintegrated, integratedsur
Shim-pack SUR-Na Columns for Ligand Exchange Chromatograph
2023|Shimadzu|Brožury a specifikace
C190-E295 Analyzing Sugars in Foods and Biofuels Shim-pack™ SUR-Na Columns for Ligand Exchange Chromatography Sugar analysis is commonly conducted in a variety of markets. The ethanol production process in the food and biofuels fields, which utilizes the sugar digestion system…
Klíčová slova
sur, surfermentation, fermentationpack, packshim, shimroom, roomμriu, μriufru, fructo, ctocro, croeth, ethtemperature, temperaturebaseline, baselinecolumn:shim, column:shimrious, riousuga
Analysis of Saccharides Using Integrated HPLC and Size Exclusion-Ligand Exchange (Ca Type) Column
2025|Shimadzu|Aplikace
High Performance Liquid Chromatograph Application News Analysis of Saccharides Using Integrated HPLC and Size Exclusion-Ligand Exchange (Ca Type) Column Azusa Uchida1, Miho Akagi1, Sayaka Tsuri2 1 Shimadzu Corporation, 2 Shimadzu Techno-Research User Benefits Ca-type size exclusion-ligand exchange column retain…
Klíčová slova
saccharides, saccharidesfructose, fructosesucrose, sucrosesorbitol, sorbitolglucose, glucosedrink, drinkuriu, uriuinquiry, inquiryligand, ligandanalyses, analysessoft, softcurves, curvesexchange, exchangesaccharide, saccharideexclusion
Chromatographic separation of monosaccharides and sugar alcohols in Na-based ligand exchange mode
2024|Shimadzu|Aplikace
ERAS-1000-0546 LC Size exclusion and Sodium-based ligand exchange mode Shim-pack Series Shim-packTM SUR-Na Chromatographic separation of monosaccharides and sugar alcohols in Na-based ligand exchange mode 546 Keywords: Retention index, Sugars 1. Raffinose, 2. Maltotriose, 3. Sucrose, 4. Maltose, 5. Lactose,…
Klíčová slova
ligand, ligandshim, shimexchange, exchangesur, surmonosaccharides, monosaccharidesrid, ridpacktm, packtmalcohols, alcoholssugar, sugarmode, modebased, basedpack, packexclusion, exclusionguard, guardsodium