발효 최적화와 자동화는 생명공학의 경제적 실행 가능성을 높이는 데 필수적이다. 핵심 측면은 최적의 기질 가용성 유지이며, 전통적인 기질 공급은 온라인 모니터링 부족으로 인해 부정확한 제어나 탄소 제한을 초래한다. 본 연구는 식품, 의약품, 생분해성 플라스틱 등 다양한 용도의 유망한 플랫폼 화학물질인 사과산 생산 중 폐쇄형 포도당 공급 제어를 위해 라만 분광법을 도입한다. 생산 호스트인 Ustilago trichophora는 기질 친화 상수보다 훨씬 높은 기질 농도에서 최대 생산성을 보이지만, 공급 속도는 생물량 성장, 세포 노화 또는 생산물 억제에 의해 크게 영향을 받는다. 부분 최소 제곱 회귀 모델을 사용하여 포도당과 사과산 농도를 실시간 온라인으로 모니터링하며, 각각의 예측 제곱근 평균 오차는 2.7 g/L 및 5.3 g/L이다. 구현된 자동 피드백 시스템은 PID 컨트롤러를 사용하여 생산 단계 동안 포도당 농도를 20 g/L로 일정하게 유지하기 위해 대사 요구에 따라 공급 속도를 동적으로 조절한다. 동시에 생산물 농도를 모니터링하며, 생산물 억제로 인한 기질 손실을 방지하기 위해 공급이 자동으로 중단된다. 이 연구는 기술적 실현 가능성을 넘어 라만 기반 발효 제어의 실질적 중요성을 강조한다.
Grebe 등(Wed,)이 이 질문을 연구하였다.