利用FT-NIR光譜技術(shù)對醫(yī)藥工業(yè)發(fā)酵過程的在線監(jiān)測

日期：2025-12-19 13:17

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摘要：制藥環(huán)境中，由于嚴(yán)格的法規(guī)要求，對發(fā)酵過程的連續(xù)控制是生產(chǎn)過程的重要組成部分。為了獲得**結(jié)果，必須測量、控制并在可能的情況下調(diào)整多個(gè)變量，例如葡萄糖、乳酸、蛋白質(zhì)濃度等。FT-NIR光譜技術(shù)（即傅立葉變換近紅外光譜技術(shù)）在醫(yī)藥工業(yè)發(fā)酵過程的在線監(jiān)測中發(fā)揮著重要作用。

在制藥環(huán)境中，由于嚴(yán)格的法規(guī)要求，對發(fā)酵過程的連續(xù)控制是生產(chǎn)過程的重要組成部分。為了獲得*佳結(jié)果，必須測量、控制并在可能的情況下調(diào)整多個(gè)變量，例如葡萄糖、乳酸、蛋白質(zhì)濃度等。FT-NIR光譜技術(shù)（即傅立葉變換近紅外光譜技術(shù)）在醫(yī)藥工業(yè)發(fā)酵過程的在線監(jiān)測中發(fā)揮著重要作用。

技術(shù)原理及優(yōu)勢

FT-NIR光譜技術(shù)是一種利用近紅外譜區(qū)包含的有效信息，通過計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)對物質(zhì)進(jìn)行快速定性或定量分析的技術(shù)。該技術(shù)具有眾多優(yōu)勢，包括無需樣品預(yù)處理、無需損壞樣品、無需大量有機(jī)化學(xué)試劑、分析速度快、成本低、可多組分同時(shí)測定等。這些優(yōu)勢使其成為醫(yī)藥工業(yè)發(fā)酵過程在線監(jiān)測的理想選擇。
在醫(yī)藥工業(yè)發(fā)酵中的應(yīng)用

1.實(shí)時(shí)監(jiān)測關(guān)鍵參數(shù)：

FT-NIR光譜技術(shù)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測發(fā)酵過程中的關(guān)鍵參數(shù)，如葡萄糖濃度、乙醇濃度、生物量、pH值、溶解氧等。這些參數(shù)對于優(yōu)化發(fā)酵條件、提高產(chǎn)量和質(zhì)量至關(guān)重要。

2.多組分同時(shí)測定：

在醫(yī)藥工業(yè)發(fā)酵過程中，往往需要同時(shí)監(jiān)測多種成分的變化。FT-NIR光譜技術(shù)具有多組分同時(shí)測定的能力，能夠同時(shí)提供關(guān)于底物消耗、產(chǎn)物形成和微生物代謝狀態(tài)的實(shí)時(shí)信息，為生產(chǎn)過程的優(yōu)化提供有力支持。

3.無損檢測：

FT-NIR光譜技術(shù)是一種無損檢測技術(shù)，不會對發(fā)酵液或微生物造成破壞，從而保證了監(jiān)測結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。

4.適應(yīng)性強(qiáng)：

FT-NIR光譜技術(shù)適用于不同類型的發(fā)酵過程，無論是***、維生素等小分子**的發(fā)酵，還是胰島素、干擾素等大分子**的發(fā)酵，該技術(shù)都能提供有效的監(jiān)測手段。

實(shí)際應(yīng)用案例

在乙醇發(fā)酵過程中，已經(jīng)成功應(yīng)用了FT-NIR光譜技術(shù)進(jìn)行在線監(jiān)測。通過采用偏穩(wěn)健M回歸（PRM）的方法消除采集光譜異常值對于標(biāo)定建模的影響，并給出了一種網(wǎng)格搜索尋優(yōu)方法確定*優(yōu)因子數(shù)和權(quán)重系數(shù)，建立了準(zhǔn)確的預(yù)測模型。該模型在乙醇發(fā)酵過程的在線監(jiān)測實(shí)驗(yàn)中表現(xiàn)出了良好的預(yù)測效果，驗(yàn)證了FT-NIR光譜技術(shù)在醫(yī)藥工業(yè)發(fā)酵過程在線監(jiān)測中的有效性。

隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，F(xiàn)T-NIR光譜技術(shù)在醫(yī)藥工業(yè)發(fā)酵過程在線監(jiān)測中的應(yīng)用將更加**和深入。比如發(fā)酵*初往往是透明的，但隨著過程的進(jìn)行變得越來越不透明。因此，透射測量不適用于監(jiān)測整個(gè)發(fā)酵過程。為了提高漿液和乳濁液檢測的重復(fù)性，布魯克公司開發(fā)了一種性能**的透反射探頭。結(jié)合布魯克功能強(qiáng)大的光譜儀，氣泡的存在也不會影響結(jié)果。

布魯克在線監(jiān)測近紅外光譜儀Matrix-FII優(yōu)勢：

1、一臺儀器就可以使用光纖技術(shù)，以透射法和反射法測量液體和固體的FT-NIR光譜儀。

2、實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程非接觸式測量

3、可同時(shí)連接常規(guī)光纖探頭和非接觸式發(fā)射探頭。

4、提供多達(dá)六個(gè)流通池或探頭的光纖

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