યાંત્રિક સ્પંદનો અને પોલાણ દ્વારા સુક્ષ્મસજીવોને ઉત્તેજીત કરવા માટે અલ્ટ્રાસોનિક્સ એક અસરકારક માધ્યમ છે. સોનોબાયોરેક્ટર / અલ્ટ્રાસોનિક ફર્મેન્ટરમાં, કોષો અને પેશીઓની અલ્ટ્રાસોનિક સારવાર ખૂબ નિયંત્રણમાં આવે છે કારણ કે પર્યાવરણીય પરિબળો બરાબર નક્કી કરી શકાય છે. અલ્ટ્રાસોનિક બાયોરોએક્ટર્સ સાથે, આથોનું ઉત્પાદન નોંધપાત્ર રીતે વધારી શકાય છે.

આથો બનાવવાની પ્રક્રિયાનો

આથોની કાર્યક્ષમતા પ્રક્રિયાની પરિસ્થિતિઓ 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.

સૂક્ષ્મજીવિઓ અલ્ટ્રાસોનિક સ્ટીમ્યુલેશન

આથો બનાવવાની પ્રક્રિયાનો એક મેટાબોલિક પ્રક્રિયા છે કે જે એસિડ, વાયુઓ, અથવા આલ્કોહોલ ખાંડ ફેરવે છે. તે યીસ્ટના અને બેક્ટેરીયા, અને પણ ઓક્સિજન ભૂખ્યા સ્નાયુ કોશિકાઓ થાય છે, લેક્ટિક એસિડ આથો કિસ્સામાં તરીકે. આથો બનાવવાની પ્રક્રિયાનો પણ વધુ સ્પષ્ટતાથી ઉપયોગ થાય છે વૃદ્ધિ માધ્યમ પર સુક્ષ્મસજીવો બલ્ક વૃદ્ધિ સંદર્ભ માટે, ઘણીવાર ચોક્કસ રાસાયણિક ઉત્પાદન ઉત્પન્ન ધ્યેય સાથે.
આથો લાવવાની પ્રક્રિયા જેમ બેક્ટેરિયા અને આથો લાવવા માટે ફૂગ તરીકે સુક્ષ્મસજીવો મદદથી ઔદ્યોગિક સ્કેલ પર હાથ ધરવામાં આવે છે. આથો ઉત્પાદનો ખોરાક અને સામાન્ય ઉદ્યોગમાં ઉપયોગ થાય છે. આવા એસિટિક એસિડ, સાઇટ્રિક એસિડ, અને ઇથેનોલ કારણ કે કેમિકલ્સ, આથો દ્વારા ઉત્પાદિત કરવામાં આવે છે. આથો દર સુક્ષ્મસજીવો, કોષો, સેલ્યુલર ઘટકો, અને ઉત્સેચકો તેમજ તાપમાન અને pH ને એકાગ્રતા દ્વારા પ્રભાવિત હોય છે. એરોબિક આથો લાવવા માટે, ઓક્સિજન કી પરિબળ પણ છે. આવા Lipase, invertase અને આખરણ કારણ કે લગભગ તમામ ઉત્પાદન વ્યાવસાયિક ધોરણે ઉત્સેચકો, જિનેટિકલી મોડીફાઇડ સૂક્ષ્મજીવાણુઓ સાથે આથો લાવીને કરવામાં આવે છે.
 
સામાન્ય રીતે, આથોને ચાર પ્રક્રિયા પ્રકારો/તબક્કાઓમાં વિભાજિત કરી શકાય છે:

• બાયોમાસ ઉત્પાદન છે (જેનો સધ્ધર સેલ્યુલર સામગ્રી)
• બાહ્યકોષીય ચયાપચયની ક્રિયા ઉત્પાદન (રાસાયણિક સંયોજનો)
• અંતઃકોશિક ઘટકો ઉત્પાદન છે (પાચક રસો અને અન્ય પ્રોટીન)
• સબસ્ટ્રેટને ટ્રાન્સફોર્મેશન (જેમાં રૂપાંતરિત સબસ્ટ્રેટને પોતે ઉત્પાદન છે)

Sonication પહેલા, દરમ્યાન અને આથો પછી

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 – બાયોમાસ ઉપલબ્ધતા સુધારણા

1. સુધારેલ માસ ટ્રાન્સફર: પૂર્વ-સારવાર તરીકે સોનિકેશનનો ઉપયોગ સામૂહિક સ્થાનાંતરણને પ્રોત્સાહન આપવા અને સબસ્ટ્રેટને સુક્ષ્મજીવાણુઓને વધુ ઉપલબ્ધ બનાવવા માટે થાય છે. અલ્ટ્રાસોનિક મિશ્રણ માઇક્રોબાયલ કોષો માટે સબસ્ટ્રેટસ અને ઉત્પાદનોથી દૂરના માસ ટ્રાન્સફરને પ્રોત્સાહન આપે છે. સામૂહિક સ્થાનાંતરણનું 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 આથોની 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 હેમિસેલ્યુલોઝની ઉપજ 1.4-ગણી સુધી વધારવામાં આવી હતી અને ઉત્પાદનનો સમય 80ºC પર 24 કલાકથી 1.5 કલાક સુધી ઘટાડી દેવામાં આવ્યો હતો. – પ્રક્રિયા ઓપ્ટિમાઇઝેશન વધુ સંભવિત સાથે. sonicated બાયોમાસ ફૂગ માટે ખૂબ સરળ કન્વર્ટિબલ જેથી એન્ઝાઇમ પ્રવૃત્તિ સ્થિરતા વિસ્તૃત છે અને CMCase, બી-glucosidase પ્રવૃત્તિ, અને xylanase બિન-sonicated ચોખા હલ સરખામણીમાં વધારો છે. અંતિમ fermentative ઉત્પાદનો, xylotetraose xylohexaose અને ઉચ્ચ પરમાણુ વજન xylooligosaccharides હતા. sonicated ચોખા હલ માંથી xylohexaose ઉપજ 80% વધારે હતી.

અલ્ટ્રાસોનિકલી-આસિસ્ટેડ આથો – સુક્ષ્મજીવાણુઓની સ્ટીમ્યુલેશન

• 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 ઉત્તેજીત કરી શકે છે, વૃદ્ધિને પ્રોત્સાહન આપે છે, બાયોમાસ ઉત્પાદન અને ઇચ્છિત ચયાપચય અથવા આથો ઉત્પાદનોના સંશ્લેષણને પ્રોત્સાહન આપે છે.

ચોક્કસપણે નિયંત્રણક્ષમ અને પુનરાવર્તિત sonication કોષો નુકસાન વિના વિવિધ આથો પ્રક્રિયાઓ ઉત્પાદકતા વધારવા માટે મદદ કરે છે. sonication તીવ્રતા બરાબર ચોક્કસ સેલ જાતિઓ અને તેના જરૂરિયાતો માટે અનુકૂળ થઈ શકે છે. નિયંત્રિત sonication દ્વારા, સેલ વૃદ્ધિ અને ચયાપચય હકારાત્મક પ્રભાવિત હોય છે અને રૂપાંતરણો જીવંત કોષો દ્વારા ઉદ્વિપન નોંધપાત્ર સુધારો થયો છે, દા.ત. દૂધમાં Bifidobacteria પ્રોત્સાહન આપ્યું હતું.
કેટલાક ફંગલ આધારિત આથો પ્રક્રિયાઓ માટે, sonication સફળતાપૂર્વક વૃદ્ધિ દર અને તંતુ ફુગના ઉપજ અસર કર્યા વગર વૃદ્ધિ આકારવિજ્ઞાન અને સૂપ રહેલોજી સુધારવા માટે વપરાય 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 સમાવિષ્ટોને મુક્ત કરવામાં મદદ કરે છે, સેલ્યુલર ઘટકોના વિશ્લેષણની સુવિધા આપે છે અથવા ડાઉનસ્ટ્રીમ એસેઝ કરે છે.

માઇક્રોબાયલ ઉત્સેચકો (દા.ત. ક્યુલેટિઝ, એમિલેઝ, પ્રોટીઝ, પેક્ટીનસેસ, ગ્લુકોઝ ઇસોમેરાઝ, સેલ્યુલેઝ, હેમેસીલસેસ, લિપેસે, લેટેઝ, સ્ટ્રેટોકોકીઝ) અને રિકોમ્બિનન્ટ પ્રોટીન જેવા અંતઃકોશિક ઘટકોના ઉત્પાદન માટે (દા.ત. ઇન્સ્યુલિન, હીપેટાઇટિસ બી રસી, ઇન્ટરફેરોન, ગ્રેન્યુલોસાઇટ કોલોની-ઉત્તેજક પરિબળ, સ્ટ્રેટોકોકીઝ), ઇચ્છિત પ્રોટીન છોડવા માટે આથોની પ્રક્રિયા પછી કોશિકાઓને lysed / વિક્ષેપિત કરવાની જરૂર છે. Sonication દ્વારા, ચીકણું mycelial આથો સૂપ માંથી અંતઃકોશિક અને બાહ્યકોષીય polysaccharide- પ્રોટીન સંકુલની નિષ્કર્ષણ કરવામાં આવે છે. તેના ઉત્કૃષ્ટ ઉત્પન ઉપજ અને કાર્યક્ષમતા ઉપરાંત, સેલિશન સેલ-લિસિશન અને અંતઃકોશિક દ્રવ્યની નિષ્કર્ષણ માટે સારી રીતે સ્થાપિત અને વિશ્વસનીય છે.
અવાજ lysis અને નિષ્કર્ષણ વિશે મોર 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!
નીચે દર્શાવેલું ટેબલ સૂચવે બેચ વોલ્યુમ પર આધાર રાખીને અથવા પ્રવાહ દર પ્રોસેસ થવા માટે સામાન્ય ઉપકરણ ભલામણો. ઉપકરણ પ્રકાર પર ક્લિક કરો દરેક ઉપકરણ પર વધુ માહિતી મેળવો.

સાહિત્ય / સંદર્ભો