2013

Turkia, Heidi

Bioprosessitekniikka on monitieteellinen teollisuudenala, joka yhdistää biologian ja kemian tietämyksen kemiantekniikkaan. Se on kasvava teollisuudenala, koska sen sovellukset ovat hyvin tärkeitä ruoka-, farmasia-, diagnostiikka- ja kemianteollisuudelle. Tämän lisäksi riippuvuutta öljystä tulee vähentää merkittävästi, mikä mahdollistaa uuden ja innovatiivisen tutkimuksen petrokemikaalituotteiden korvaamiseksi. Bioprosessit ovat prosesseja, jotka käyttävät soluja ja/tai niiden osia tuottamaan haluttuja tuotteita. Bioprosesseja on jo käytetty polttoaineiden ja kemikaalien tuottamiseen, erityisesti etanolin ja ns. building-block kemikaalien, kuten karboksyylihappojen, tuottamiseen. Jotta bioprosesseista saadaan tehokkaampia ja taloudellisesti kannattavampia, raaka-aineiden on oltava halpoja ja bioprosessien on toimittava optimaalisissa olosuhteissa. Erilaisten parametrien mittaaminen on välttämätöntä, sillä ne antavat tietoja prosessin tilasta ja kriittisistä prosessiparametreista, joita ovat biomassa, lähtöaineet ja tuotteet. Offline-mittausten lisäksi online- määritykset kasvattavat merkitystään bioprosessien optimoinnissa. Kapillaarielektroforeesi (CE) on monipuolinen analyysitekniikka, jolla ei ole rajoituksia polaaristen liuottimien, analyyttien tai näytteiden kanssa. Optimoitujen menetelmien korkea resoluutio ja tehokkuus mahdollistavat nopean detektoinnin ja kvantifioinnin. Tämä työ osoittaa CE:n potentiaalin monipuolisena bioprosessimonitorointityökaluna. Osana tätä tutkimusta kaupallinen CE-laitteisto muutettiin toimimaan online-analysointilaitteistona prosessien automaattista monitorointia varten. Tämä työ kuvaa kolme offline-CE analyysimenetelmää karboksyyli-, fenoli- ja aminohappojen analysointiin sekä yhden online-CE analyysimenetelmän karboksyylihappojen monitorointiin bioprosessien aikana. Käytetyt detektointimenetelmät olivat epäsuora ja suora UV sekä laser-indusoitu fluoresenssi. Työn tuloksia voidaan käyttää bioprosessiolosuhteiden optimoinnissa, elinvoimaisempien ja kestävämpien mikro-organismien kehittämisessä sekä bioprosessien dynamiikan tutkimisessa