Fermentation Processes Monitoring Using a Nexera™ Dual Injection System
Aplikace | 2019 | ShimadzuInstrumentace
Monitoring fermentačních procesů je klíčový pro potravinářský i biotechnologický průmysl. Sledování organických kyselin a cukrů umožňuje optimalizaci podmínek kultivace mikroorganismů, zajištění kvality a reprodukovatelnosti výroby svrchně kvašených produktů nebo biofarmaceutik.
Hlavním cílem je demonstrovat možnost současné analýzy organických kyselin a cukrů v jednom chromatografickém systému pomocí dual injection funkce autosampleru Nexera. Studie zahrnuje kalibraci, reprodukovatelnost, hodnocení přenosu vzorku (carryover), zjištění recovery a aplikaci na časový průběh fermentace jogurtu.
Systém založen na přístroji Nexera s autosamplerem SIL-40 dual injection. Dva paralelní kanály:
Vzorky jogurtu se připravovaly přidáním p-toluenesulfonové kyseliny, chloroformu, extrakcí, odstředěním a filtrací. Filtráty se desetkrát ředily před analýzou.
Kalibrace pro pět organických kyselin a čtyři cukry prokázala vynikající lineární závislost (R2 > 0,9998) v rozsahu 10 až 2000 mg/L. Reprodukovatelnost retenčních časů i plošných integrálů byla lepší než 1 % RSD. Carryover bylo nižší než 0,01 % pro citrát, laktát i laktózu. Recovery test získal hodnoty 94,6 až 107,7 %. Aplikace na jogurt ukázala postupné rozpouštění laktózy a nárůst laktátu v závislosti na čase fermentace.
Rozšíření HPLC o dual injection funkci šetří čas i materiál, umožňuje souběžné sledování různých skupin analytů a zajišťuje plnou stopovatelnost výsledků v jednom datovém souboru. Metoda nachází uplatnění v potravinářské kontrole, bioprocesech i výzkumu optimalizačních parametrů fermentace.
Integrace online monitoringu do bioreaktorů, automatizace vzorkovacích stanic, rozšíření detekce o další třídy sloučenin (aminokyseliny, peptidy), propojení s laboratořskými informačními systémy a využití strojového učení pro prediktivní kontrolu fermentačních procesů.
Použití dual injection Nexera systému pro simultánní analýzu organických kyselin a cukrů prokázalo vysokou přesnost, rychlost a robustnost. Metoda usnadňuje komplexní sledování fermentací a poskytuje spolehlivá data pro optimalizaci výrobních procesů.
HPLC
ZaměřeníPotraviny a zemědělství
VýrobceShimadzu
Souhrn
Význam tématu
Monitoring fermentačních procesů je klíčový pro potravinářský i biotechnologický průmysl. Sledování organických kyselin a cukrů umožňuje optimalizaci podmínek kultivace mikroorganismů, zajištění kvality a reprodukovatelnosti výroby svrchně kvašených produktů nebo biofarmaceutik.
Cíle a přehled studie / článku
Hlavním cílem je demonstrovat možnost současné analýzy organických kyselin a cukrů v jednom chromatografickém systému pomocí dual injection funkce autosampleru Nexera. Studie zahrnuje kalibraci, reprodukovatelnost, hodnocení přenosu vzorku (carryover), zjištění recovery a aplikaci na časový průběh fermentace jogurtu.
Použitá metodika a instrumentace
Systém založen na přístroji Nexera s autosamplerem SIL-40 dual injection. Dva paralelní kanály:
- Organické kyseliny: kolony Shim-pack Fast-OA, postkolonová pufrovaná vodivostní detekce, mobilní fáze 5 mmol/L p-toluenesulfonové kyseliny, průtok 0,8 mL/min, teplota 40 °C.
- Cukry: kolony Shim-pack SCR-101C, refraktivní indexová detekce, voda jako mobilní fáze, průtok 1,0 mL/min, teplota 80 °C.
Vzorky jogurtu se připravovaly přidáním p-toluenesulfonové kyseliny, chloroformu, extrakcí, odstředěním a filtrací. Filtráty se desetkrát ředily před analýzou.
Použitá instrumentace
- Nexera HPLC systém se dual injection autosamplerem SIL-40
- Dva CTO-40S termostatované kolónové pece
- Dva solventní agregáty pro paralelní dodávku mobilních fází
- Vodivostní detektor pro organické kyseliny
- Refraktivní indexový detektor pro cukry
Hlavní výsledky a diskuse
Kalibrace pro pět organických kyselin a čtyři cukry prokázala vynikající lineární závislost (R2 > 0,9998) v rozsahu 10 až 2000 mg/L. Reprodukovatelnost retenčních časů i plošných integrálů byla lepší než 1 % RSD. Carryover bylo nižší než 0,01 % pro citrát, laktát i laktózu. Recovery test získal hodnoty 94,6 až 107,7 %. Aplikace na jogurt ukázala postupné rozpouštění laktózy a nárůst laktátu v závislosti na čase fermentace.
Přínosy a praktické využití metody
Rozšíření HPLC o dual injection funkci šetří čas i materiál, umožňuje souběžné sledování různých skupin analytů a zajišťuje plnou stopovatelnost výsledků v jednom datovém souboru. Metoda nachází uplatnění v potravinářské kontrole, bioprocesech i výzkumu optimalizačních parametrů fermentace.
Budoucí trendy a možnosti využití
Integrace online monitoringu do bioreaktorů, automatizace vzorkovacích stanic, rozšíření detekce o další třídy sloučenin (aminokyseliny, peptidy), propojení s laboratořskými informačními systémy a využití strojového učení pro prediktivní kontrolu fermentačních procesů.
Závěr
Použití dual injection Nexera systému pro simultánní analýzu organických kyselin a cukrů prokázalo vysokou přesnost, rychlost a robustnost. Metoda usnadňuje komplexní sledování fermentací a poskytuje spolehlivá data pro optimalizaci výrobních procesů.
Reference
- Shimadzu Corporation. Technical Report C190-E237: High-Speed Analysis of Organic Acids Using Shim-pack Fast-OA and pH-Buffered Electrical Conductivity Detection.
- Shimadzu Corporation. Application Note No. L548: Monitoring of Fermentation Processes Using Nexera Dual Injection System, First Edition August 2019.
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.
Podobná PDF
Fermentation Processes Monitoring Using a Nexera™ Dual Injection System
2019|Shimadzu|Aplikace
LAAN-A-LC-E321 Application News No. L548 High-Performance Liquid Chromatography Fermentation Processes Monitoring Using a Nexera™ Dual Injection System When microorganisms decompose substances to produce useful materials, that process is called fermentation. Fermentation is used not only for producing foods, but in…
Klíčová slova
acid, acidfermentation, fermentationorganic, organiclactic, lacticcitric, citriclactose, lactosearea, areasugar, sugaracids, acidsdetected, detectedmalic, malicshim, shimmannose, mannosefructose, fructoseacetic
Ultra High Performance Liquid Chromatograph Shimadzu Nexera series - Technical Reports / Applications
2020|Shimadzu|Příručky
C190-E256 Ultra High Performance Liquid Chromatograph Nexera series Technical Reports / Applications The Nexera Series: Reinvent Your Workflow Just as the internet and smartphones have changed our lifestyles, and robots with AI capabilities continue to make our lives more convenient,…
Klíčová slova
acid, acidmau, mauanalysis, analysismobile, mobilemin, mincolumn, columnphase, phaseshim, shimnexera, nexerainjection, injectionpack, packorganic, organicatp, atpacids, acidspantothenate
Monitoring Organic Acids during Fermentation with Shim-pack Fast-OA High-Speed Organic Acid Analytical Column
2019|Shimadzu|Aplikace
LAAN-A-LC-E320 Application News No. L547 High-Performance Liquid Chromatography Monitoring Organic Acids during Fermentation with Shim-packTM Fast-OA High-Speed Organic Acid Analytical Column Organic acids are attracting attention not only as taste and flavor components in food, but also as raw materials…
Klíčová slova
acid, acidorganic, organicshim, shimlactic, lacticcitric, citricfermentation, fermentationmalic, malicmicroorganisms, microorganismspack, packpka, pkaacids, acidsphosphoric, phosphoricyogurt, yogurtacetic, aceticmonitoring
Qualitative Analysis of UV-Absorbents in Cosmetics Based on UV-Vis Spectrum
2019|Shimadzu|Aplikace
LAAN-A-LC-E320 Application News No. L547 High-Performance Liquid Chromatography Monitoring Organic Acids during Fermentation with Shim-packTM Fast-OA High-Speed Organic Acid Analytical Column Organic acids are attracting attention not only as taste and flavor components in food, but also as raw materials…
Klíčová slova
acid, acidorganic, organicshim, shimlactic, lacticcitric, citricfermentation, fermentationmalic, malicmicroorganisms, microorganismspack, packpka, pkaacids, acidsphosphoric, phosphoricyogurt, yogurtacetic, aceticmonitoring