إنتاج التركيب البيولوجي للحليب البشري Oligosaccharides

إن التركيب الحيوي لحليب الأم القلة القلويات (HMOs) عن طريق التخمير أو التفاعلات الأنزيمية هو عملية معقدة ومستهلكة ومنخفضة الغلة في كثير من الأحيان. Ultrasonication يزيد من نقل الشامل بين الركيزة وخلايا مصانع اقس يحفز نمو الخلايا والتمثيل الغذائي. وبالتالي، sonication يكثف عمليات التخمير والبيولوجية الكيميائية مما أدى إلى إنتاج المتسارع وأكثر كفاءة من HMOs.

حليب الإنسان أولغوساكاريدس

حليب الإنسان oligosaccharides (HMOs)، المعروف أيضا باسم الجليكان الحليب البشري، هي جزيئات السكر، التي هي جزء من مجموعة oligosaccharides. وتشمل الأمثلة البارزة للمنظمات غير الحكومية 2'fucosyllactose (2′-FL), لاكتو-N-neotetraose (LNnT), 3'-galactosyllactose (3′-GL) ، وديفوكوسيلاكت (DFL).
في حين يتم تجميع حليب الثدي البشري من أكثر من مختلف 150 هياكل HMO، فقط 2′-fucosyllactose (2′-FL) وlacto-N-neotetraose (LNnT) تنتج حاليا على المستوى التجاري وتستخدم كمضافات غذائية في حليب الأطفال.
حليب الإنسان oligosaccharides (HMOs) معروفة لأهميتها في تغذية الأطفال. حليب الأم oligosaccharides هي نوع فريد من المواد الغذائية، والتي تعمل كما البريبايوتكس، المضادة لللصق مضادات الميكروبات، والموناترولات ضمن الأمعاء الرضع، وتسهم بشكل كبير في نمو الدماغ. توجد الـ HMOs حصرياً في حليب الثدي البشري؛ حليب الثدييات الأخرى (مثل البقر والماعز والأغنام والجمال وغيرها) ليس لديها هذه الشكل المحدد من oligosaccharides.
حليب الإنسان oligosaccharides هي ثالث أكثر العناصر الصلبة وفرة في حليب الإنسان، والتي يمكن أن تكون موجودة إما في شكل مذاب أو مستحلب أو معلقة في الماء. اللاكتوز والأحماض الدهنية هي المواد الصلبة الأكثر وفرة الموجودة في حليب الإنسان. HMOs موجودة بتركيز 0.35-0.88 أوقية (9.9-24.9 ز)/ L. يعرف ما يقرب من 200 حليب بشري مختلف هيكليا oligosaccharides. المهيمنة oligosaccharide في 80 ٪ من جميع النساء هو 2′-fucosyllactose، الذي هو موجود في حليب الثدي البشري بتركيز حوالي 2.5 غرام / لتر.
وبما أن منظمات المسنين غير هضم، فإنها لا تسهم بشكل حرارية في التغذية. كونها الكربوهيدرات غير القابلة للهضم، أنها تعمل كما prebiotics ويتم المخمرة بشكل انتقائي من قبل البكتيريا الأمعاء المرغوب فيها، وخاصة bifidobacteria.

التركيب الحيوي للحليب البشري Oligosaccharides

مصانع الخلايا ونظم انزيمية / انزيمية هي التكنولوجيات الحالية المستخدمة في تركيب HMOs. لإنتاج HMO على النطاق الصناعي، وتخمير مصانع الخلايا الميكروبية، والتوليف البيولوجي الكيميائي، وردود الفعل الأنزيمية المختلفة هي طرق مجدية للإنتاج الحيوي HMO. ولأسباب اقتصادية، فإن التركيب البيولوجي عن طريق مصانع الخلايا الميكروبية هو حالياً الأسلوب الوحيد المستخدم في مستوى الإنتاج الصناعي للمنظمات غير الحكومية.

تخمير HMOs باستخدام مصانع الخلايا الميكروبية

الإشريكية القولونية، Saccharomyces cerevisiae واللاكتوككوس لاكليس هي مصانع الخلايا المستخدمة عادة لإنتاج الحيوي من الجزيئات البيولوجية مثل HMOs. التخمير هو عملية كيميائية حيوية باستخدام الكائنات الحية الدقيقة لتحويل الركيزة إلى جزيئات بيولوجية مستهدفة. تستخدم مصانع الخلايا الميكروبية السكريات البسيطة كركيزة ، والتي تحولها إلى HMOs. وبما أن السكريات البسيطة (مثل اللاكتوز) هي ركيزة وفيرة ورخيصة ، فإن هذا يحافظ على عملية التوليف الحيوي الفعالة من حيث التكلفة.
يتأثر معدل النمو والتكون البيولوجي بشكل رئيسي بالنقل الجماعي للمغذيات (الركيزة) إلى الكائنات الدقيقة. معدل نقل الشامل هو العامل الرئيسي الذي يؤثر على توليف المنتج أثناء التخمير. Ultrasonication هو معروف جيدا لتعزيز نقل الشامل.
أثناء التخمير، يجب مراقبة الظروف في مفاعل حيوي باستمرار وتنظيمها بحيث يمكن للخلايا أن تنمو في أسرع وقت ممكن من أجل إنتاج الجزيئات الحيوية المستهدفة (مثل oligosaccharides مثل HMOs؛ الأنسولين؛ البروتينات المؤتلفة). نظرياً، يبدأ تكوين المنتج بمجرد أن تبدأ ثقافة الخلية في النمو. ولكن خصوصا في الخلايا المعدلة وراثيا مثل الكائنات الحية الدقيقة المهندسة يتم عادة في وقت لاحق الناجم عن إضافة مادة كيميائية إلى الركيزة، مما يزيد من تنظيم التعبير عن الجزيئات الحيوية المستهدفة. يمكن التحكم بدقة في المفاعلات الحيوية بالموجات فوق الصوتية (sono-bioreactor) والسماح للتحفيز المحدد للميكروبات. وهذا يؤدي إلى عملية تحلل بيولوجية متسارعة وغلات أعلى.
التحلل بالموجات فوق الصوتية والاستخراج: قد يكون التخمير من HMOs المعقدة محدودة من قبل التخمير المنخفض والمنتجات المتبقية داخل الخلايا. يستخدم التحلل بالموجات فوق الصوتية واستخراج لإطلاق المواد داخل الخلايا قبل تنقية أسفل العمليات.

التخمير الذي تم الترويج له بالموجات فوق الصوتية

يمكن تسريع معدل نمو الميكروبات مثل Escherichia coli ، E.coli ، Saccharomyces cerevisiae وLactococcus lactis عن طريق زيادة معدل النقل الجماعي ونفاذية جدار الخلية عن طريق تطبيق ultrasonication منخفض التردد الخاضع للرقابة. كما خفيفة، وتقنية المعالجة غير الحرارية، ultrasonication ينطبق القوى الميكانيكية البحتة في مرق التخمير.
التجويف الصوتي: يعتمد مبدأ عمل الصوتنة على التجويف الصوتي. يقوم المسبار بالموجات فوق الصوتية (sonotrode) بإقران الموجات فوق الصوتية منخفضة التردد بالوسط. تنتقل الموجات فوق الصوتية عبر السائل مما يخلق دورات متناوبة عالية الضغط (ضغط) / ضغط منخفض (فصيل نادر). عن طريق ضغط السائل وتمديده في دورات متناوبة ، تنشأ فقاعات فراغ دقيقة. تنمو هذه الفقاعات الفراغية الصغيرة على مدى عدة دورات حتى تصل إلى حجم لا يمكنها فيه امتصاص أي طاقة أخرى. عند هذه النقطة من النمو الأقصى ، تنفجر فقاعة الفراغ بعنف وتولد ظروفا قاسية محليا ، والمعروفة باسم ظاهرة التجويف. في "النقطة الساخنة" التجويفية ، يمكن ملاحظة فروق الضغط العالي ودرجة الحرارة وقوى القص الشديدة مع نفاثات سائلة تصل إلى 280m / sec. من خلال هذه التأثيرات التجويفية ، يتم تحقيق نقل شامل للكتلة و sonoporation (ثقب جدران الخلايا وأغشية الخلايا). يتم تعويم العناصر الغذائية للركيزة إلى وداخل الخلايا الحية بأكملها ، بحيث يتم تغذية مصانع الخلايا على النحو الأمثل وتسريع معدلات النمو وكذلك التحويل. المفاعلات الحيوية بالموجات فوق الصوتية هي استراتيجية بسيطة ولكنها فعالة للغاية لمعالجة الكتلة الحيوية في عملية التخليق الحيوي في وعاء واحد.
ومن المعروف أن تسيطر عليها بدقة، صوتنة خفيفة لتكثيف عمليات التخمير.
صوتنة يحسن "إنتاجية العديد من العمليات الحيوية التي تنطوي على الخلايا الحية عن طريق تعزيز امتصاص الركيزة، وتعزيز الإنتاج أو النمو عن طريق زيادة مسامية الخلية، واحتمال تعزيز الإفراج عن مكونات الخلية." (نافينا وآخرون 2015)
اقرأ المزيد عن التخمير بمساعدة الموجات فوق الصوتية!

Naveena وآخرون (2015) وجدت أن التكثيف بالموجات فوق الصوتية يقدم العديد من المزايا أثناء المعالجة الحيوية، بما في ذلك تكاليف التشغيل المنخفضة مقارنة مع خيارات العلاج الأخرى المعززة، وبساطة التشغيل ومتطلبات الطاقة المتواضعة.

عالية الأداء مفاعلات التخمير بالموجات فوق الصوتية

وتشمل عمليات التخمير الكائنات الحية الدقيقة مثل البكتيريا أو الخميرة، والتي تعمل كمصانع الخلايا. بينما يتم تطبيق سونيكيشن لتعزيز نقل الشامل وزيادة نمو الكائنات الحية الدقيقة ومعدل التحويل، فمن الأهمية بمكان للسيطرة على كثافة الموجات فوق الصوتية على وجه التحديد من أجل تجنب تدمير مصانع الخلايا.
Hielscher الفوق صوتيات متخصص في تصميم وتصنيع وتوزيع الموجات فوق الصوتية عالية الأداء، والتي يمكن التحكم فيها رصدها بدقة لضمان عوائد التخمير متفوقة.

إن مراقبة العمليات ليست ضرورية فقط لتحقيق غلة عالية وجودة عالية، بل إنها تمكن من تكرار النتائج وإعادة إنتاجها. خاصة عندما يأتي IST لتحفيز مصانع الخلايا، والتكيف الخلية محددة من المعلمات سونيكيشن أمر ضروري لتحقيق غلة عالية ومنع تدهور الخلايا. لذلك، جميع النماذج الرقمية من الموجات فوق الصوتية Hielscher مجهزة مع البرامج الذكية، والتي تسمح لك لضبط، ورصد، ومراجعة المعلمات sonication. معلمات عملية بالموجات فوق الصوتية مثل السعة ودرجة الحرارة والضغط ومدة صوتنة ودورات العمل، ومدخلات الطاقة ضرورية لتعزيز إنتاج HMO عن طريق التخمير.
البرنامج الذكي من Hielscher ultrasonicators السجلات تلقائيا جميع المعلمات العملية الهامة على بطاقة SD المتكاملة. تسجيل البيانات التلقائي لعملية صوتنة هي الأساس لعملية التوحيد القياسي والتكرار / التكرار، والتي هي مطلوبة لممارسات التصنيع الجيدة (GMP).

بالموجات فوق الصوتية رؤساء الجامعات للتخمير

Hielscher يقدم المسابير بالموجات فوق الصوتية من مختلف الحجم، وطول وهندسات، والتي يمكن استخدامها لدفعة فضلا عن تدفق المستمر من خلال العلاجات. المفاعلات بالموجات فوق الصوتية، والمعروف أيضا باسم sono-bioreactors، وتتوفر لأي حجم تغطي المعالجة الحيوية بالموجات فوق الصوتية من عينات مختبر صغير إلى مستوى الإنتاج التجريبي والتجاري بالكامل.
ومن المعروف جيدا أن موقع سونوترودي بالموجات فوق الصوتية في وعاء التفاعل يؤثر على توزيع التجويف والتدفق الدقيق داخل المتوسطة. Sonotrode وينبغي اختيار مفاعل بالموجات فوق الصوتية وفقا لحجم معالجة مرق الخلية. بينما يمكن تنفيذ سونيكيشن في دفعة وكذلك في وضع مستمر، لكميات الإنتاج عالية ينصح باستخدام تركيب التدفق المستمر. يمر عبر خلية تدفق الموجات فوق الصوتية، وجميع المتوسطة الخلية يحصل بالضبط نفس التعرض ل sonication ضمان العلاج الأكثر فعالية. Hielscher الفوق صوتيات مجموعة واسعة من المسابير بالموجات فوق الصوتية وتدفق مفاعلات الخلية يسمح لتجميع الإعداد المثالي المعالجة الحيوية بالموجات فوق الصوتية.

HIELSCHER الفوق – من المختبر إلى الطيار إلى الإنتاج

Hielscher الفوق صوتيات يغطي الطيف الكامل من المعدات بالموجات فوق الصوتية التي تقدم المدمجة باليد المهيجين بالموجات فوق الصوتية لإعداد عينة لأعلى مقاعد البدلاء وأنظمة تجريبية، فضلا عن وحدات الموجات فوق الصوتية الصناعية القوية التي تعمل بسهولة حمولة الشاحنة في الساعة. يجري تنوعا ومرنة في تركيب والخيارات المتزايدة، يمكن أن تكون متكاملة بسهولة الموجات فوق الصوتية Hielscher في جميع أنواع المفاعلات دفعة، تغذية دفعات أو المستمر تدفق من خلال الاجهزة.
الملحقات المختلفة وكذلك أجزاء مخصصة تسمح للتكيف المثالي للإعداد بالموجات فوق الصوتية لمتطلبات العملية الخاصة بك.
بنيت ل 24/7 عملية تحت حمولة كاملة والواجب الثقيل في ظروف صعبة، معالجات الموجات فوق الصوتية Hielscher موثوق بها وتتطلب صيانة منخفضة فقط.
الجدول أدناه يعطيك مؤشرا على قدرة المعالجة التقريبية لultrasonicators لدينا: