Fermentasiya üçün ultrasəs bioreaktorları

Ultrasonika mexaniki vibrasiya və kavitasiya ilə mikroorqanizmləri stimullaşdırmaq üçün effektiv vasitədir. Sonobioreaktorda / ultrasəs fermentatorunda hüceyrə və toxumaların ultrasəs müalicəsi yüksək dərəcədə idarə oluna bilir, çünki ətraf mühit faktorları dəqiq müəyyən edilə bilər. Ultrasəs bioreaktorları ilə fermentasiya çıxışı əhəmiyyətli dərəcədə artırıla bilər.

fermentasiya

Fermentasiyanın səmərəliliyi proses şəraitindən asılıdır: Qida maddələri, mühitin sıxlığı, temperatur, oksigen/qaz tərkibi və təzyiq mikrobların fəaliyyətinə təsir edən mühüm amillərdir. Mikroorqanizmlər, eləcə də məməlilər yalnız müəyyən şəraitdə inkişaf edir. Ultrasonik stimullaşdırma ilə birlikdə düzgün şərtlər fermentasiya məhsuldarlığını maksimuma çatdıra bilər.

Mikroorqanizmlərin ultrasəs stimullaşdırılması

Fermentasiya şəkəri turşulara, qazlara və ya spirtə çevirən metabolik bir prosesdir. Bu, maya və bakteriyalarda, həmçinin laktik turşu fermentasiyası vəziyyətində olduğu kimi oksigen aclığı olan əzələ hüceyrələrində baş verir. Fermentasiya həm də mikroorqanizmlərin böyümə mühitində kütləvi böyüməsinə istinad etmək üçün daha geniş şəkildə istifadə olunur, çox vaxt xüsusi kimyəvi məhsul istehsal etmək məqsədi ilə.
Fermentasiya prosesi fermentasiya üçün bakteriya və göbələk kimi mikroorqanizmlərdən istifadə etməklə sənaye miqyasında həyata keçirilir. Fermentasiya edilmiş məhsullar qida və ümumi sənayedə istifadə olunur. Sirkə turşusu, limon turşusu və etanol kimi kimyəvi maddələr fermentasiya yolu ilə istehsal olunur. Fermentasiya sürətinə mikroorqanizmlərin, hüceyrələrin, hüceyrə komponentlərinin və fermentlərin konsentrasiyası, həmçinin temperatur və pH təsir göstərir. Aerob fermentasiya üçün oksigen də əsas amildir. Lipaza, invertaz və rennet kimi demək olar ki, bütün kommersiya məqsədli fermentlər genetik cəhətdən dəyişdirilmiş mikroblarla fermentasiya yolu ilə hazırlanır.

• Biokütlə istehsalı (canlı hüceyrə materialı)
• Hüceyrədənkənar metabolitlərin (kimyəvi birləşmələrin) istehsalı
• Hüceyrədaxili komponentlərin istehsalı (fermentlər və digər zülallar)
• Substratın çevrilməsi (burada çevrilmiş substratın özü məhsuldur)

Fermentasiyadan əvvəl, zamanı və sonra sonikasiya

Sonication, aşağı tezlikli ultrasəs dalğalarının tətbiqi, fermentasiyadan əvvəl, zamanı və fermentasiya prosesinin müxtəlif mərhələlərində müxtəlif üsullarla və sonra istifadə edilə bilər.

Ultrasonik Ön Fermentasiya Müalicəsi – Biokütlənin Əlçatanlığının Təkmilləşdirilməsi

1. Təkmilləşdirilmiş Kütləvi Transfer: Əvvəlcədən müalicə olaraq sonikasiya kütləvi köçürməni təşviq etmək və substratı mikroblar üçün daha əlçatan etmək üçün istifadə olunur. Ultrasonik qarışdırma substratların mikrob hüceyrələrinə və onlardan uzaq məhsulların kütləvi transferini təşviq edir. Kütlənin ötürülməsinin ultrasəs intensivləşdirilməsi həm ilkin müalicə kimi, həm də fermentasiya zamanı tətbiq oluna bilər.
2. Hüceyrənin pozulması: Sonikasiya, xüsusilə mikrob və ya maya mədəniyyətlərində hüceyrə divarlarını və membranlarını pozmaq üçün istifadə edilə bilər. Bu fermentlər və ya metabolitlər kimi hüceyrədaxili komponentlərin sərbəst buraxılmasına kömək edir ki, bu da fermentasiya performansını yaxşılaşdıra və ya aşağı axın proseslərini asanlaşdıra bilər.
3. Hüceyrədaxili birləşmələrin çıxarılması: Sonikasiya fermentasiyadan əvvəl bioloji materiallardan hüceyrədaxili birləşmələrin çıxarılmasına kömək edə bilər. Buraya fermentasiya proseslərində sonrakı istifadə üçün hüceyrələrdən, toxumalardan və ya bitki materiallarından fermentlərin, zülalların, nuklein turşularının və ya digər hədəf birləşmələrin çıxarılması daxildir.

Məsələn, Aspergillus japonicus (var. japonicus CY6-1) tərəfindən xylooligosaccharides istehsalı üçün enzimatik hidrolizi artırmaq üçün düyü qabığının ultrasəslə əvvəlcədən təmizlənməsindən istifadə edilmişdir. Sonikasiya ilə düyü qabığından selülolitik və ksilanolitik fermentlərin istehsalı əhəmiyyətli dərəcədə artırıldı. Sonikasiya zamanı hemiselülozun məhsuldarlığı 1,4 dəfəyə qədər artırıldı və istehsal müddəti 80ºC-də 24 saatdan 1,5 saata qədər xeyli qısaldıldı. – prosesin optimallaşdırılmasının əlavə potensialı ilə. Sonicləşdirilmiş biokütlə göbələklər üçün daha asan çevrilir ki, ferment aktivliyinin sabitliyi uzadılır və səssizləşdirilməmiş düyü qabığı ilə müqayisədə CMCase, b-qlükozidaza və ksilanazın fəaliyyəti artır. Son fermentativ məhsullar ksilotetraoza, ksiloheksaoza və daha yüksək molekulyar ağırlıqlı ksilooliqosakkaridlər idi. Sonicated düyü qabığından ksiloheksaoz məhsuldarlığı 80% daha yüksək idi.

Ultrasonik Yardımlı Fermentasiya – Mikrobların stimullaşdırılması

• Qarışdırma və Homogenləşdirmə: Sonication fermentasiya zamanı qarışdırma texnikası kimi istifadə edilə bilər. Ultrasəs dalğalarının tətbiqi mikrostreaming yaratmağa kömək edir və homogenliyi təşviq edir, fermentasiya qabı daxilində qida maddələrinin, qazların və mikroorqanizmlərin vahid paylanmasını təmin edir.
• Kütləvi köçürmənin təkmilləşdirilməsi: Təkmilləşdirilmiş qarışdırma və homogenləşdirmə ilə əlaqədar fermentasiya zamanı ultrasəslə təkmilləşdirilmiş kütlə ötürmə sürətləri var. Ultrasonik salınım və kavitasiya lokallaşdırılmış turbulentlik yaradır və substratların, qazların və qida maddələrinin fermentasiya bulyonuna yayılmasını gücləndirir. Bu, fermentasiya prosesinin ümumi səmərəliliyini və məhsuldarlığını artıra bilər.
• Hüceyrə canlılığının və metabolik aktivliyin yaxşılaşdırılması: Hüceyrə canlılığını və metabolik fəaliyyətini artırmaq üçün fermentasiya zamanı mikrob mədəniyyətlərinə sonikasiya tətbiq oluna bilər. Yüngül sonikasiya müəyyən mikroorqanizmləri stimullaşdıra, böyüməni, biokütlə istehsalını və istənilən metabolitlərin və ya fermentasiya məhsullarının sintezini təşviq edə bilər.

Dəqiq idarə olunan və təkrarlana bilən sonikasiya hüceyrələrə zərər vermədən müxtəlif fermentasiya proseslərinin məhsuldarlığını artırmağa kömək edir. Sonikasiya intensivliyi xüsusi hüceyrə növlərinə və onun tələblərinə tam uyğunlaşdırıla bilər. Nəzarət olunan sonikasiya sayəsində hüceyrə böyüməsi və maddələr mübadiləsi müsbət təsir göstərir və canlı hüceyrələr tərəfindən kataliz edilən çevrilmələr əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşdırılır, məsələn, süddə Bifidobakteriyaları stimullaşdırır.
Bəzi göbələklərlə idarə olunan fermentasiya prosesləri üçün sonikasiya, böyümə sürətinə və filamentli göbələklərin məhsuldarlığına təsir etmədən böyümə morfologiyasını və bulyon reologiyasını dəyişdirmək üçün uğurla istifadə olunur.

Ultrasonik Fermentasiyadan Sonra Müalicə

• Hüceyrə yığılması və ayrılması: Sonikasiya fermentasiyadan sonra hüceyrə yığımına və ayrılmasına kömək edə bilər. Hüceyrə aqreqatlarını, flokulyantları və ya biofilmləri qırmağa kömək edə bilər, fermentasiya bulyonundan hüceyrələrin sərbəst buraxılmasını asanlaşdırır. Bu, hüceyrənin bərpası və ya məhsulun təmizlənməsi kimi sonrakı prosesləri asanlaşdırır.
• Hüceyrədaxili məhsulların çıxarılması: Fermentasiyadan sonra sonikasiya mikrob və ya hüceyrə biokütləsindən fermentlər, zülallar və ya ikincil metabolitlər kimi hüceyrədaxili məhsulları çıxarmaq üçün istifadə edilə bilər. Bu ekstraksiya prosesi qiymətli birləşmələri bərpa etməyə kömək edir və fermentasiya prosesinin ümumi məhsuldarlığını artırır.
• Analitik məqsədlər üçün hüceyrə parçalanması: Xüsusilə analitik məqsədlər üçün fermentasiyadan sonra hüceyrələri və ya mikrob nümunələrini pozmaq üçün sonikasiya tətbiq oluna bilər. Hüceyrə lizizinə və hüceyrədaxili məzmunun sərbəst buraxılmasına kömək edir, hüceyrə komponentlərinin təhlilini asanlaşdırır və ya aşağı axın analizlərini həyata keçirir.

Mikrob fermentləri (məsələn, katalaza, amilaza, proteaza, pektinaza, qlükoza izomeraza, selülaz, hemiselülaz, lipaz, laktaza, streptokinaz) və rekombinant zülallar (məsələn, insulin, hepatit B peyvəndi, interferon-kolonqral, amil, streptokinaz), fermentasiya prosesindən sonra istənilən zülalları buraxmaq üçün hüceyrələr parçalanmalı / pozulmalıdır. Sonikasiya yolu ilə hüceyrədaxili və hüceyrədənkənar polisaxarid-protein komplekslərinin viskoz miselial fermentasiya bulyonundan çıxarılması asanlaşdırılır. Görkəmli ekstraksiya məhsuldarlığı və səmərəliliyi ilə yanaşı, sonikasiya hüceyrə lizisi və hüceyrədaxili maddələrin çıxarılması üçün yaxşı qurulmuş və etibarlıdır.
Ultrasəs lizis və ekstraksiya haqqında daha çox oxumaq üçün buraya basın!

Təkmilləşdirilmiş Fermentasiya Prosesləri üçün Ultrasəs Bioreaktorları

Hielscher Ultrasonics, hüceyrə stimullaşdırılması, fermentasiya, hüceyrənin pozulması və çıxarılması kimi ultrasəslə stimullaşdırılan bioproseslərlə uzun müddətdir təcrübəyə malikdir. Biz toplu və axın rejimində sonikasiya üçün müxtəlif ölçülü və həndəsi müxtəlif standart ultrasəs reaktorlarını təklif edirik. Alternativ olaraq, mövcud bioreaktorunuza inteqrasiya üçün fərdiləşdirilmiş həllər təklif edirik. Bizim ultrasəs prosessorlarımız çox yönlü olduğundan və yalnız kiçik yer tələb etdiyindən, mövcud biotexnoloji zavodların yenidən qurulması problemsiz həyata keçirilə bilər.
Burada ultrasəs reaktorlarının növləri, dizaynları və tətbiqləri haqqında ətraflı oxuyun!
Aşağıdakı cədvəl emal ediləcək partiyanın həcmindən və ya axın sürətindən asılı olaraq ümumi cihaz tövsiyələrini göstərir. Hər bir cihaz haqqında ətraflı məlumat əldə etmək üçün cihaz növünə klikləyin.

Ədəbiyyat / İstinadlar