Ultralyd er et effektivt middel til at stimulere mikroorganismer ved mekaniske vibrationer og kavitation. I en sonobioreactor / ultralyd fermenter bliver ultralydsbehandling af celler og væv meget kontrollerbar, da de miljømæssige faktorer kan bestemmes nøjagtigt. Med ultralydbioreaktorer kan fermenteringsoutputtet forbedres betydeligt.

fermentering

Effektiviteten af ​​fermentering afhænger af procesbetingelserne: Næringsstoffer, densitet på medium, temperatur, oxygen / gas-indhold og tryk er vigtige faktorer, der påvirker den mikrobielle aktivitet. Mikroorganismer samt mammale celler trives kun under visse betingelser. De rette betingelser kombineret med ultralydstimulering kan maksimere udbyttet af fermentering.

Ultrasonic Stimulering af mikroorganismer

Fermentering er en metabolisk proces, der omdanner sukker til syre, gas eller alkohol. Det sker i gær og bakterier, og også i oxygen-udsultede muskelceller, som i tilfældet med mælkesyrefermentering. Fermentering bruges også mere bredt til at henvise til hovedparten væksten af ​​mikroorganismer på et vækstmedium, ofte med det formål at frembringe et specifikt kemikalie.
Gæringsproces udføres på industriel målestok under anvendelse af mikroorganismer, såsom bakterier og svampe til fermenteringen. Fermenterede produkter anvendes i fødevarer og generelle industri. Kemikalier, såsom eddikesyre, citronsyre og ethanol fremstillet ved gæring. Fermenteringen sats er påvirket af koncentrationen af ​​mikroorganismer, celler, cellulære bestanddele og enzymer samt temperatur og pH. Til aerob fermentering, oxygen er en nøglefaktor også. Næsten alle kommercielt producerede enzymer, såsom lipase, invertase og osteløbe, fremstilles ved fermentering med genetisk modificerede mikroorganismer.
Generelt kan gæringer opdeles i fire typer:

• Produktion af biomasse (levedygtige cellemateriale)
• Produktion af ekstracellulære metabolitter (kemiske forbindelser)
• Produktion af intracellulære komponenter (enzymer og andre proteiner)
• Transformation af substrat (hvor den transformerede substrat selv er produktet)

Sonikering før, under og efter fermentering

Ultrasonic Forbehandling – Forbedring af biomasse Tilgængelighed

Sonikering som forbehandling bruges til at fremme masseoverførsel og gøre substratet mere tilgængeligt for mikrober. Ultralydblanding fremmer masseoverførsel af substrater til og produkter væk fra de mikrobielle celler. Ultralydintensering af masseoverførsel kan anvendes som forbehandling samt under gæring.
For eksempel blev ultralydforbehandling af risskrog brugt til at forbedre enzymatisk hydrolyse til xylooligosaccharider (XOs) produktion af Aspergillus japonicus (var. japonicus CY6-1). Ved sonikering blev produktionen af cellulolytiske og xylanolytiske enzymer fra risskroget væsentligt forbedret. Hemicelluloseudbyttet blev øget til 1,4 gange under sonikering, og produktionstiden blev stærkt forkortet fra 24 timer til 1,5 time ved 80ºC – med yderligere potentiale af procesoptimering. Det sonikerede biomasse er meget lettere konvertibel for svampene, således at stabiliteten af ​​enzymaktiviteten er forlænget og aktiviteten af ​​CMCase, b-glucosidase og xylanase er øget i forhold til den ikke-lydbehandlet risskaller. De endelige fermentative produkter var xylotetraose, xylohexaose, og højere molekylvægt xylooligosaccharider. Den xylohexaose udbytte ud fra sonikeret risskaller var 80% højere.

Ultrasonic gæring – Stimulering af mikroorganismer

Nøjagtigt styrbar og gentagelig lydbehandling hjælper til at forbedre produktiviteten af ​​forskellige gæringsprocesser uden at beskadige celler. Sonication intensitet kan nøjagtigt tilpasses de specifikke celle-arter og dens krav. Ved styret sonikering er cellen vækst og metabolisme positivt påvirket og omdannelserne katalyseret af levende celler er væsentligt forbedret, f.eks stimulerende bifidobakterier i mælk.
For nogle fungale-drevet fermenteringsprocesser er lydbehandling med held anvendes til at modificere vækstmorfologi og bouillon rheologi uden at påvirke vækst og udbytte af filamentøse svampe.

Ultrasonic Post-behandling – Udvinding

Til produktion af intracellulære komponenter såsom mikrobielle enzymer (f.eks katalase, amylase, protease, pectinase, glucoseisomerase, cellulase, hemicellulase, lipase, lactase, streptokinase) og rekombinante proteiner (f.eks insulin, hepatitis B vaccine, interferon, granulocyt koloni-stimulerende faktor, streptokinase), skal cellerne lyseres / afbrudt efter fermenteringsprocessen for at frigive de ønskede proteiner. Ved lydbehandling udføres ekstraktionen af ​​de intracellulære og ekstracellulære polysaccharid-protein-komplekser fra den viskose mycelial fermenteringsvæske lettes. Ud over sin fremragende ekstraktionsudbytte og effektivitet, lydbehandling er veletableret og pålidelige for cellelyse og udvinding af intracellulære stof.
Klik her for at læse mor om ultralyd lyse og udvinding!

Ultrasonic Bioreaktorer

Hielscher Ultralyd er lang tid oplevet med ultrasonisk stimulerede processer. Vi tilbyder mangfoldige ultralyd reaktorer i forskellige størrelser og geometrier. Alternativt tilbyder vi skræddersyede løsninger til integration i din eksisterende bioreaktor. Da vores ultralyds-processorer er meget alsidige og kræver kun begrænset plads, eftermontering i eksisterende bioteknologiske planter kan realiseres uden problemer.
Tabellen nedenfor angiver generel enhed anbefalinger afhængigt batchvolumenet eller flowhastigheden skal behandles. Klik på den type enhed for at få mere information om hver enkelt enhed.