આથો માટે અલ્ટ્રાસોનિક બાયોરિએક્ટર

અલ્ટ્રાસોનિક્સ એ યાંત્રિક સ્પંદનો અને પોલાણ દ્વારા સુક્ષ્મસજીવોને ઉત્તેજીત કરવા માટે એક અસરકારક માધ્યમ છે. સોનોબિયોરેક્ટર / અલ્ટ્રાસોનિક આથોમાં, કોષો અને પેશીઓની અલ્ટ્રાસોનિક સારવાર અત્યંત નિયંત્રણક્ષમ બને છે કારણ કે પર્યાવરણીય પરિબળો બરાબર નક્કી કરી શકાય છે. અલ્ટ્રાસોનિક બાયોરિએક્ટર સાથે, આથો આઉટપુટ નોંધપાત્ર રીતે વધારી શકાય છે.

આથો

આથોની કાર્યક્ષમતા પ્રક્રિયાની સ્થિતિ પર આધાર રાખે છે: પોષક તત્વો, માધ્યમની ઘનતા, તાપમાન, ઓક્સિજન/ગેસનું પ્રમાણ અને દબાણ એ સૂક્ષ્મજીવાણુઓની પ્રવૃત્તિને પ્રભાવિત કરતા મહત્વપૂર્ણ પરિબળો છે. સુક્ષ્મસજીવો તેમજ સસ્તન પ્રાણીઓના કોષો અમુક ચોક્કસ પરિસ્થિતિઓમાં જ ખીલે છે. અલ્ટ્રાસોનિક ઉત્તેજના સાથે જોડાયેલી યોગ્ય પરિસ્થિતિઓ આથોની ઉપજને મહત્તમ કરી શકે છે.

સુક્ષ્મસજીવોની અલ્ટ્રાસોનિક ઉત્તેજના

આથો એક ચયાપચયની પ્રક્રિયા છે જે ખાંડને એસિડ, ગેસ અથવા આલ્કોહોલમાં રૂપાંતરિત કરે છે. તે યીસ્ટ અને બેક્ટેરિયામાં અને ઓક્સિજન-ભૂખ્યા સ્નાયુ કોશિકાઓમાં પણ થાય છે, જેમ કે લેક્ટિક એસિડ આથોના કિસ્સામાં. આથોનો ઉપયોગ વૃદ્ધિના માધ્યમ પર સૂક્ષ્મજીવોની જથ્થાબંધ વૃદ્ધિનો સંદર્ભ આપવા માટે પણ વધુ વ્યાપક રીતે થાય છે, ઘણીવાર ચોક્કસ રાસાયણિક ઉત્પાદનના ધ્યેય સાથે.
આથો લાવવા માટે બેક્ટેરિયા અને ફૂગ જેવા સુક્ષ્મસજીવોનો ઉપયોગ કરીને ઔદ્યોગિક ધોરણે આથો લાવવાની પ્રક્રિયા હાથ ધરવામાં આવે છે. આથો ઉત્પાદનોનો ઉપયોગ ખોરાક અને સામાન્ય ઉદ્યોગમાં થાય છે. રસાયણો, જેમ કે એસિટિક એસિડ, સાઇટ્રિક એસિડ અને ઇથેનોલ આથો દ્વારા ઉત્પન્ન થાય છે. આથોનો દર સૂક્ષ્મજીવો, કોષો, સેલ્યુલર ઘટકો અને ઉત્સેચકોની સાંદ્રતા તેમજ તાપમાન અને pH દ્વારા પ્રભાવિત થાય છે. એરોબિક આથો માટે, ઓક્સિજન પણ મુખ્ય પરિબળ છે. લગભગ તમામ વાણિજ્યિક રીતે ઉત્પાદિત ઉત્સેચકો, જેમ કે લિપેઝ, ઇન્વર્ટેજ અને રેનેટ, આનુવંશિક રીતે સંશોધિત સૂક્ષ્મજીવાણુઓ સાથે આથો દ્વારા બનાવવામાં આવે છે.

• બાયોમાસનું ઉત્પાદન (સધ્ધર સેલ્યુલર સામગ્રી)
• બાહ્યકોષીય ચયાપચય (રાસાયણિક સંયોજનો) નું ઉત્પાદન
• અંતઃકોશિક ઘટકોનું ઉત્પાદન (ઉત્સેચકો અને અન્ય પ્રોટીન)
• સબસ્ટ્રેટનું પરિવર્તન (જેમાં રૂપાંતરિત સબસ્ટ્રેટ પોતે ઉત્પાદન છે)

આથો પહેલાં, દરમિયાન અને પછી Sonication

સોનિકેશન, ઓછી-આવર્તન અલ્ટ્રાસાઉન્ડ તરંગોનો ઉપયોગ, આથો પહેલાં, દરમિયાન અને પછી વિવિધ રીતે અને આથો પ્રક્રિયાના વિવિધ તબક્કામાં ઉપયોગ કરી શકાય છે.

અલ્ટ્રાસોનિક પૂર્વ-આથો સારવાર – બાયોમાસની ઉપલબ્ધતામાં સુધારો

1. સુધારેલ માસ ટ્રાન્સફર: પૂર્વ-સારવાર તરીકે સોનિકેશનનો ઉપયોગ માસ ટ્રાન્સફરને પ્રોત્સાહન આપવા અને સબસ્ટ્રેટને સૂક્ષ્મજીવાણુઓ માટે વધુ ઉપલબ્ધ બનાવવા માટે થાય છે. અલ્ટ્રાસોનિક મિશ્રણ માઇક્રોબાયલ કોશિકાઓથી દૂર સબસ્ટ્રેટ અને ઉત્પાદનોના સામૂહિક ટ્રાન્સફરને પ્રોત્સાહન આપે છે. સામૂહિક ટ્રાન્સફરની અલ્ટ્રાસોનિક તીવ્રતા પૂર્વ-સારવાર તરીકે તેમજ આથો દરમિયાન લાગુ કરી શકાય છે.
2. કોષ વિક્ષેપ: સોનિકેશનનો ઉપયોગ કોષની દિવાલો અને પટલને વિક્ષેપિત કરવા માટે કરી શકાય છે, ખાસ કરીને માઇક્રોબાયલ અથવા યીસ્ટ સંસ્કૃતિઓમાં. આ એન્ઝાઇમ અથવા મેટાબોલાઇટ્સ જેવા ઇન્ટ્રાસેલ્યુલર ઘટકોને મુક્ત કરવામાં મદદ કરે છે, જે આથોની કામગીરીમાં સુધારો કરી શકે છે અથવા ડાઉનસ્ટ્રીમ પ્રક્રિયાઓને સરળ બનાવી શકે છે.
3. અંતઃકોશિક સંયોજનોનું નિષ્કર્ષણ: સોનિકેશન આથો પહેલાં જૈવિક સામગ્રીમાંથી અંતઃકોશિક સંયોજનોના નિષ્કર્ષણમાં મદદ કરી શકે છે. આમાં આથો પ્રક્રિયાઓમાં અનુગામી ઉપયોગ માટે કોષો, પેશીઓ અથવા છોડની સામગ્રીમાંથી ઉત્સેચકો, પ્રોટીન, ન્યુક્લિક એસિડ અથવા અન્ય લક્ષ્ય સંયોજનો કાઢવાનો સમાવેશ થાય છે.

દાખલા તરીકે, Aspergillus japonicus (var. japonicus CY6-1) દ્વારા xylooligosaccharides ઉત્પાદન માટે એન્ઝાઇમેટિક હાઇડ્રોલિસિસને વધારવા માટે રાઇસ હલના અલ્ટ્રાસોનિક પ્રીટ્રીટમેન્ટનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો. સોનિકેશન દ્વારા, ચોખાના હલમાંથી સેલ્યુલોલિટીક અને ઝાયલાનોલિટીક ઉત્સેચકોનું ઉત્પાદન નોંધપાત્ર રીતે વધારવામાં આવ્યું હતું. સોનિકેશન હેઠળ હેમિસેલ્યુલોઝ ઉપજ 1.4-ગણી સુધી વધારવામાં આવી હતી અને ઉત્પાદનનો સમય 80ºC પર 24 કલાકથી 1.5 કલાક સુધી ઘટાડી દેવામાં આવ્યો હતો. – પ્રક્રિયા ઑપ્ટિમાઇઝેશનની વધુ સંભાવના સાથે. સોનિકેટેડ બાયોમાસ ફૂગ માટે ખૂબ સરળ કન્વર્ટિબલ છે જેથી એન્ઝાઇમ પ્રવૃત્તિની સ્થિરતા વિસ્તૃત થાય છે અને નોન-સોનિકેટેડ રાઇસ હલની તુલનામાં CMCase, b-glucosidase અને xylanase ની પ્રવૃત્તિમાં વધારો થાય છે. અંતિમ આથો ઉત્પાદનો ઝાયલોટેટ્રાઝ, ઝાયલોહેક્સોઝ અને ઉચ્ચ પરમાણુ વજન ઝાયલોલીગોસેકરાઈડ હતા. સોનિકેટેડ રાઇસ હલમાંથી ઝાયલોહેક્સોઝ ઉપજ 80% વધુ હતી.

અલ્ટ્રાસોનિકલી-આસિસ્ટેડ આથો – સૂક્ષ્મજીવાણુઓની ઉત્તેજના

• મિશ્રણ અને એકરૂપીકરણ: સોનિકેશનનો ઉપયોગ આથો દરમિયાન મિશ્રણ તકનીક તરીકે થઈ શકે છે. અલ્ટ્રાસાઉન્ડ તરંગોનો ઉપયોગ માઇક્રોસ્ટ્રીમિંગ બનાવવામાં મદદ કરે છે અને એકરૂપતાને પ્રોત્સાહન આપે છે, આથો વાસણમાં પોષક તત્ત્વો, વાયુઓ અને સુક્ષ્મસજીવોનું સમાન વિતરણ સુનિશ્ચિત કરે છે.
• માસ ટ્રાન્સફરની વૃદ્ધિ: સુધારેલ મિશ્રણ અને એકરૂપીકરણ સાથે સંબંધિત એ આથો દરમિયાન અલ્ટ્રાસોનિકલી સુધારેલ માસ ટ્રાન્સફર દર છે. અલ્ટ્રાસોનિક ઓસિલેશન અને પોલાણ સ્થાનિક અશાંતિ બનાવે છે અને આથો સૂપમાં સબસ્ટ્રેટ્સ, વાયુઓ અને પોષક તત્વોના પ્રસારને વધારે છે. આ આથો પ્રક્રિયાની એકંદર કાર્યક્ષમતા અને ઉત્પાદકતામાં સુધારો કરી શકે છે.
• કોષની કાર્યક્ષમતા અને મેટાબોલિક પ્રવૃત્તિમાં સુધારો: કોષની કાર્યક્ષમતા અને મેટાબોલિક પ્રવૃત્તિને વધારવા માટે આથો દરમિયાન માઇક્રોબાયલ સંસ્કૃતિઓ પર સોનિકેશન લાગુ કરી શકાય છે. હળવા સોનિકેશન ચોક્કસ સુક્ષ્મસજીવોને ઉત્તેજિત કરી શકે છે, વૃદ્ધિને પ્રોત્સાહન આપે છે, બાયોમાસ ઉત્પાદન અને ઇચ્છિત ચયાપચય અથવા આથો ઉત્પાદનોના સંશ્લેષણને પ્રોત્સાહન આપે છે.

ચોક્કસ નિયંત્રણક્ષમ અને પુનરાવર્તિત સોનિકેશન કોષોને નુકસાન પહોંચાડ્યા વિના વિવિધ આથો પ્રક્રિયાઓની ઉત્પાદકતામાં સુધારો કરવામાં મદદ કરે છે. આ sonication તીવ્રતા ચોક્કસ સેલ પ્રજાતિઓ અને તેની જરૂરિયાતો માટે બરાબર સ્વીકારવામાં આવી શકે છે. નિયંત્રિત સોનિકેશન દ્વારા, સેલ વૃદ્ધિ અને ચયાપચય હકારાત્મક રીતે પ્રભાવિત થાય છે અને જીવંત કોષો દ્વારા ઉત્પ્રેરિત રૂપાંતરણમાં નોંધપાત્ર સુધારો થાય છે, દા.ત. દૂધમાં બિફિડોબેક્ટેરિયાને ઉત્તેજિત કરે છે.
કેટલીક ફૂગ-સંચાલિત આથો પ્રક્રિયાઓ માટે, સોનિકેશનનો ઉપયોગ વૃદ્ધિ દર અને ફિલામેન્ટસ ફૂગના ઉપજને અસર કર્યા વિના વૃદ્ધિ મોર્ફોલોજી અને બ્રોથ રિઓલોજીને સંશોધિત કરવા માટે સફળતાપૂર્વક કરવામાં આવે છે.

અલ્ટ્રાસોનિક પોસ્ટ-આથો સારવાર

• સેલ હાર્વેસ્ટિંગ અને સેપરેશન: Sonication સેલ લણણી અને આથો પછી અલગ કરવામાં મદદ કરી શકે છે. તે સેલ એગ્રીગેટ્સ, ફ્લોક્યુલન્ટ્સ અથવા બાયોફિલ્મ્સને તોડવામાં મદદ કરી શકે છે, આથો સૂપમાંથી કોષોને મુક્ત કરવામાં મદદ કરી શકે છે. આ અનુગામી ડાઉનસ્ટ્રીમ પ્રક્રિયાઓને સરળ બનાવે છે, જેમ કે સેલ પુનઃપ્રાપ્તિ અથવા ઉત્પાદન શુદ્ધિકરણ.
• અંતઃકોશિક ઉત્પાદનોનું નિષ્કર્ષણ: આથો પછી, સોનિકેશનનો ઉપયોગ માઇક્રોબાયલ અથવા સેલ્યુલર બાયોમાસમાંથી એન્ઝાઇમ, પ્રોટીન અથવા ગૌણ ચયાપચય જેવા અંતઃકોશિક ઉત્પાદનો કાઢવા માટે થઈ શકે છે. આ નિષ્કર્ષણ પ્રક્રિયા મૂલ્યવાન સંયોજનોને પુનઃપ્રાપ્ત કરવામાં મદદ કરે છે અને આથો પ્રક્રિયાની એકંદર ઉપજમાં સુધારો કરે છે.
• વિશ્લેષણાત્મક હેતુઓ માટે કોષનું વિઘટન: આથો પછી કોષો અથવા માઇક્રોબાયલ નમૂનાઓને વિક્ષેપિત કરવા માટે સોનિકેશન લાગુ કરી શકાય છે, ખાસ કરીને વિશ્લેષણાત્મક હેતુઓ માટે. તે કોશિકાના લિસિસ અને અંતઃકોશિક સામગ્રીના પ્રકાશનમાં મદદ કરે છે, સેલ્યુલર ઘટકોના વિશ્લેષણની સુવિધા આપે છે અથવા ડાઉનસ્ટ્રીમ એસેઝ કરે છે.

માઇક્રોબાયલ એન્ઝાઇમ્સ (દા.ત. કેટાલેઝ, એમીલેઝ, પ્રોટીઝ, પેક્ટીનેઝ, ગ્લુકોઝ આઇસોમેરેઝ, સેલ્યુલેઝ, હેમીસેલ્યુલેઝ, લિપેઝ, લેક્ટેઝ, સ્ટ્રેપ્ટોકીનેઝ) અને રિકોમ્બિનન્ટ પ્રોટીન (દા.ત. ઇન્સ્યુલિન, હેપેટાઇટિસ બી વેક્સીન, ઇન્ટરકોલ્યુલેસ, ઇન્ટરસેલ્યુલેસ, ઇન્સ્યુલિન) ના ઉત્પાદન માટે. ફેક્ટર, સ્ટ્રેપ્ટોકીનેઝ), ઇચ્છિત પ્રોટીનને મુક્ત કરવા માટે આથોની પ્રક્રિયા પછી કોશિકાઓને લિસ્ડ / વિક્ષેપિત કરવી પડશે. સોનિકેશન દ્વારા, સ્નિગ્ધ માયસેલિયલ આથો બ્રોથમાંથી અંતઃકોશિક અને બાહ્યકોષીય પોલિસેકરાઇડ-પ્રોટીન સંકુલના નિષ્કર્ષણની સુવિધા આપવામાં આવે છે. તેની ઉત્કૃષ્ટ નિષ્કર્ષણ ઉપજ અને કાર્યક્ષમતા ઉપરાંત, સોનિકેશન સેલ લિસિસ અને અંતઃકોશિક પદાર્થના નિષ્કર્ષણ માટે સારી રીતે સ્થાપિત અને વિશ્વસનીય છે.
અલ્ટ્રાસોનિક લિસિસ અને નિષ્કર્ષણ વિશે વધુ વાંચવા માટે અહીં ક્લિક કરો!

સુધારેલ આથો પ્રક્રિયાઓ માટે અલ્ટ્રાસોનિક બાયોરિએક્ટર

Hielscher Ultrasonics એ અલ્ટ્રાસોનિકલી ઉત્તેજિત બાયો-પ્રક્રિયાઓ જેમ કે સેલ સ્ટીમ્યુલેશન, આથો, સેલ વિક્ષેપ અને નિષ્કર્ષણ સાથે લાંબા સમયથી અનુભવી છે. અમે બેચ અને ફ્લો-થ્રુ મોડમાં સોનિકેશન માટે વિવિધ કદ અને ભૂમિતિના વિવિધ પ્રમાણભૂત અલ્ટ્રાસોનિક રિએક્ટર ઓફર કરીએ છીએ. વૈકલ્પિક રીતે, અમે તમારા હાલના બાયોરિએક્ટરમાં એકીકરણ માટે કસ્ટમાઇઝ્ડ સોલ્યુશન્સ ઑફર કરીએ છીએ. અમારા અલ્ટ્રાસોનિક પ્રોસેસર્સ ખૂબ જ સર્વતોમુખી હોવાથી અને માત્ર નાની જગ્યાની જરૂર હોવાથી, હાલના બાયોટેક્નોલોજીકલ પ્લાન્ટ્સમાં રિટ્રોફિટિંગ સમસ્યા વિના સાકાર થઈ શકે છે.
અલ્ટ્રાસોનિક રિએક્ટરના પ્રકારો, ડિઝાઇન અને એપ્લિકેશનો વિશે અહીં વધુ વાંચો!
નીચેનું કોષ્ટક, પ્રક્રિયા કરવા માટેના બેચ વોલ્યુમ અથવા પ્રવાહ દરના આધારે સામાન્ય ઉપકરણ ભલામણો સૂચવે છે. દરેક ઉપકરણ પર વધુ માહિતી મેળવવા માટે ઉપકરણ પ્રકાર પર ક્લિક કરો.

સાહિત્ય/સંદર્ભ