मानव दूध ओलिगोसैकराइड्स का बायोसिंथेटिक उत्पादन

किण्वन या एंजाइमेटिक प्रतिक्रियाओं के माध्यम से मानव दूध ओलिगोसैकराइड्स (एचएमओ) का बायोसिंथेसिस एक जटिल, उपभोग और अक्सर कम उपज वाली प्रक्रिया है। अल्ट्रासोनिकेशन सब्सट्रेट और सेल कारखानों के बीच बड़े पैमाने पर हस्तांतरण को बढ़ाता है जो कोशिका विकास और चयापचय को उत्तेजित करता है। इस प्रकार, सोनीशन किण्वन और जैव-रासायनिक प्रक्रियाओं को तेज करता है जिसके परिणामस्वरूप एचएमओ का त्वरित और अधिक कुशल उत्पादन होता है।

मानव दूध ओलिगोसैकराइड्स

मानव दूध ओलिगोसैकराइड्स (एचएमओ), जिसे मानव दूध ग्लाइकन के रूप में भी जाना जाता है, चीनी अणु हैं, जो ओलिगोसैकराइड्स समूह का हिस्सा हैं। एचएमओ के प्रमुख उदाहरणों में 2'-फ्यूकोसिल्लाक्टोज शामिल हैं (2′-FL), लैक्टो-एन-नियोटेट्रास (एलएनटी), 3'-गैलेक्टोसिलेक्टोज (3′-जीएल), और डिफ्यूकोसिलेलासेक्टोज (डीएफएल) ।
जबकि मानव स्तन का दूध विभिन्न 150 एचएमओ संरचनाओं से अधिक से बना है, केवल 2'-fucosyllactose (2'-FL) और लैक्टो-एन-नियोटेट्राओस (एलएनटी) वर्तमान में वाणिज्यिक स्तर पर उत्पादित होते हैं और शिशु सूत्र में पोषण योजक के रूप में उपयोग किए जाते हैं।
मानव दूध ओलिगोसैकराइड्स (एचएमओ) बच्चे के पोषण में उनके महत्व के लिए जाना जाता है। मानव दूध ओलिगोसैकराइड्स एक अद्वितीय प्रकार के पोषक तत्व हैं, जो शिशु के पेट के भीतर प्रीबायोटिक्स, एंटी-चिपकने वाले एंटीमाइक्रोबिल्स और इम्यूनोमोडुलेटर के रूप में कार्य करते हैं और मस्तिष्क के विकास में काफी योगदान देते हैं। एचएमओ विशेष रूप से मानव स्तन के दूध में पाए जाते हैं; अन्य स्तनधारी दूध (जैसे गाय, बकरी, भेड़, ऊंट आदि) में ओलिगोसैकराइड्स का ये विशिष्ट रूप नहीं होता है।
मानव दूध ओलिगोसैकराइड्स मानव दूध में तीसरा सबसे प्रचुर मात्रा में ठोस घटक है, जो या तो पानी में भंग या पायस या निलंबित रूप में मौजूद हो सकता है। लैक्टोज और फैटी एसिड मानव दूध में पाए जाने वाले सबसे प्रचुर मात्रा में ठोस होते हैं। एचएमओ 0.35-0.88 औंस (9.9-24.9 ग्राम) की एकाग्रता में मौजूद हैं/ एल लगभग 200 संरचनात्मक रूप से अलग-अलग मानव दूध ओलिगोसैकराइड्स जाने जाते हैं। सभी महिलाओं के 80% में प्रमुख ओलिगोसैकराइड 2 है′-fucosyllactose, जो लगभग 2.5 ग्राम/
चूंकि एचएमओ पचा नहीं रहे हैं, इसलिए वे पोषण में कैलोरीकर योगदान नहीं करते हैं। सहज कार्बोहाइड्रेट होने के नाते, वे प्रीबायोटिक्स के रूप में कार्य करते हैं और वांछनीय आंत माइक्रोफ्लोरा, विशेष रूप से बिफिडोबैक्टीरिया द्वारा चुनिंदा रूप से किण्वित होते हैं।

मानव दूध ओलिगोसैकराइड्स का बायोसिंथेसिस

सेल कारखानों और एंजाइमेटिक/कीमो-एंजाइमेटिक सिस्टम एचएमओ के संश्लेषण के लिए उपयोग की जाने वाली वर्तमान प्रौद्योगिकियां हैं । औद्योगिक पैमाने पर एचएमओ उत्पादन के लिए, माइक्रोबियल सेल कारखानों का किण्वन, जैव-रासायनिक संश्लेषण, और विभिन्न एंजाइमेटिक प्रतिक्रियाएं एचएमओ जैव-उत्पादन के व्यवहार्य तरीके हैं। आर्थिक कारणों से माइक्रोबियल सेल फैक्ट्रियों के जरिए बायो सिंथेसिस वर्तमान में एचएमओ के औद्योगिक उत्पादन स्तर पर इस्तेमाल होने वाली एकमात्र तकनीक है ।

माइक्रोबियल सेल कारखानों का उपयोग करके एचएमओ का किण्वन

ई. कोलाई, सैकरोमाइसेस सेरेविसिया और लैक्टोकोकस लैक्टिस का उपयोग आमतौर पर एचएमओ जैसे जैविक अणुओं के जैव-उत्पादन के लिए उपयोग किए जाने वाले सेल कारखानों का उपयोग किया जाता है। किण्वन एक जैव रासायनिक प्रक्रिया है जो सूक्ष्म जीवों का उपयोग करके एक सब्सट्रेट को लक्षित जैविक अणुओं में परिवर्तित करने के लिए है। माइक्रोबियल सेल कारखाने सब्सट्रेट के रूप में सरल शर्करा का उपयोग करते हैं, जिसे वे एचएमओ में परिवर्तित करते हैं। चूंकि सरल शर्करा (जैसे लैक्टोज) प्रचुर मात्रा में, सस्ते सब्सट्रेट हैं, इसलिए यह जैव-संश्लेषण प्रक्रिया लागत-कुशल रखता है।
विकास और जैव परिवर्तन दर मुख्य रूप से सूक्ष्मजीवों को पोषक तत्वों (सब्सट्रेट) के बड़े पैमाने पर हस्तांतरण से प्रभावित होती है। बड़े पैमाने पर हस्तांतरण दर एक मुख्य कारक है जो किण्वन के दौरान उत्पाद संश्लेषण को प्रभावित करता है। अल्ट्रासोनिकेशन बड़े पैमाने पर हस्तांतरण को बढ़ावा देने के लिए अच्छी तरह से जाना जाता है।
किण्वन के दौरान, बायोरिएक्टर में स्थितियों की लगातार निगरानी और विनियमित किया जाना चाहिए ताकि कोशिकाएं जितनी जल्दी हो सके विकसित हो सकें ताकि लक्षित बायोमॉलिक्यूल्स (जैसे कि एचएमओ; इंसुलिन; रीकॉम्बिनेंट प्रोटीन) का उत्पादन हो सके। सैद्धांतिक रूप से, जैसे ही सेल संस्कृति विकसित होने लगती है, उत्पाद निर्माण शुरू होता है। हालांकि विशेष रूप से आनुवंशिक रूप से संशोधित कोशिकाओं जैसे इंजीनियर सूक्ष्मजीवों में यह आमतौर पर सब्सट्रेट में रासायनिक पदार्थ जोड़कर बाद में प्रेरित किया जाता है, जो लक्षित बायोमॉलिक्यूल की अभिव्यक्ति को बढ़ाता है। अल्ट्रासोनिक बायोरिएक्टर (सोनो-बायोरिएक्टर) को ठीक से नियंत्रित किया जा सकता है और रोगाणुओं की विशिष्ट उत्तेजना के लिए अनुमति दी जा सकती है। इसके परिणामस्वरूप त्वरित बायोसिंथेसिस और अधिक पैदावार होती है।
अल्ट्रासोनिक लाइसिस और निष्कर्षण: जटिल एचएमओ का किण्वन कम किण्वन टाइटर्स और इंट्रासेल्युलर शेष उत्पादों द्वारा सीमित हो सकता है। अल्ट्रासोनिक लाइसिस और निष्कर्षण का उपयोग शुद्धि और डाउन-स्ट्रीम प्रक्रियाओं से पहले इंट्रासेलुलर सामग्री जारी करने के लिए किया जाता है।

अल्ट्रासोनिक रूप से प्रचारित किण्वन

एस्चेरिचिया कोलाई, इंजीनियर ई.कोलाई, सैकरोमाइसेस सेर्विसिया और लैक्टोकोकस लैक्टिस जैसे रोगाणुओं की वृद्धि दर को नियंत्रित कम आवृत्ति अल्ट्रासोनिकेशन लागू करके बड़े पैमाने पर हस्तांतरण दर और सेल वॉल पारियक्षा में वृद्धि करके त्वरित किया जा सकता है। एक हल्के, गैर-थर्मल प्रसंस्करण तकनीक के रूप में, अल्ट्रासोनिकेशन किण्वन शोरबा में विशुद्ध रूप से यांत्रिक बलों को लागू करता है।
ध्वनिक Cavitation: sonication के काम सिद्धांत ध्वनिक cavitation पर आधारित है. अल्ट्रासोनिक जांच (sonotrode) जोड़ों मध्यम में कम आवृत्ति अल्ट्रासाउंड तरंगों. अल्ट्रासाउंड तरंगें तरल के माध्यम से यात्रा करती हैं जो वैकल्पिक उच्च दबाव (संपीड़न) / कम दबाव (दुर्लभता) चक्र बनाती हैं। वैकल्पिक चक्रों में तरल को संपीड़ित और खींचने से, मिनट वैक्यूम बुलबुले उत्पन्न होते हैं। ये छोटे वैक्यूम बुलबुले कई चक्रों में बढ़ते हैं जब तक कि वे एक आकार तक नहीं पहुंच जाते हैं जहां वे किसी भी आगे की ऊर्जा को अवशोषित नहीं कर सकते हैं। अधिकतम विकास के इस बिंदु पर, वैक्यूम बुलबुला हिंसक रूप से प्रभावित होता है और स्थानीय रूप से चरम स्थितियों को उत्पन्न करता है, जिसे गुहिकायन की घटना के रूप में जाना जाता है। cavitational "हॉट-स्पॉट" में, उच्च दबाव और तापमान अंतर और 280m / सेकंड तक के तरल जेट के साथ तीव्र कतरनी बलों को देखा जा सकता है। इन cavitational प्रभावों द्वारा, पूरी तरह से बड़े पैमाने पर हस्तांतरण और sonoporation (सेल की दीवारों और कोशिका झिल्ली के छिद्र) प्राप्त किया जाता है। सब्सट्रेट के पोषक तत्वों को जीवित पूरी कोशिकाओं में तैराया जाता है, ताकि सेल कारखानों को बेहतर ढंग से पोषित किया जा सके और विकास के साथ-साथ रूपांतरण दरों को तेज किया जा सके। अल्ट्रासोनिक बायोरिएक्टर एक साधारण, अभी तक अत्यधिक प्रभावी रणनीति एक पॉट जैवसंश्लेषण प्रक्रिया में बायोमास को संसाधित करने के लिए कर रहे हैं।
एक ठीक नियंत्रित, हल्के सोनीशन किण्वन प्रक्रियाओं को तेज करने के लिए अच्छी तरह से जाना जाता है।
सोनीशन "सेल पॉर्सिटी में वृद्धि करके सब्सट्रेट तेज, बढ़ाया उत्पादन या विकास की वृद्धि के माध्यम से जीवित कोशिकाओं को शामिल कई बायोप्रोसेसेस की उत्पादकता में सुधार करता है, और सेल घटकों की संभावित रूप से बढ़ी हुई रिहाई। (नवीना एट अल. २०१५)
अल्ट्रासोनिक रूप से सहायता प्राप्त किण्वन के बारे में और अधिक पढ़ें!

नवीना एट अल (2015) ने पाया कि अल्ट्रासोनिक गहनता बायोप्रोसेसिंग के दौरान कई फायदे प्रदान करती है, जिसमें अन्य बढ़ाने वाले उपचार विकल्पों की तुलना में कम परिचालन लागत, ऑपरेशन की सादगी और मामूली बिजली आवश्यकताएं शामिल हैं।

उच्च प्रदर्शन अल्ट्रासोनिक किण्वन रिएक्टर

किण्वन प्रक्रियाओं में बैक्टीरिया या खमीर जैसे जीवित सूक्ष्मजीव शामिल होते हैं, जो कोशिका कारखानों के रूप में कार्य करते हैं। जबकि बड़े पैमाने पर हस्तांतरण को बढ़ावा देने और सूक्ष्मजीव के विकास और रूपांतरण दर को बढ़ाने के लिए सोनीशन लागू किया जाता है, सेल कारखानों के विनाश से बचने के लिए अल्ट्रासोनिक तीव्रता को ठीक से नियंत्रित करना महत्वपूर्ण है।
Hielscher Ultrasonics डिजाइन, विनिर्माण और उच्च प्रदर्शन अल्ट्रासोनिकेटर वितरण में विशेषज्ञ है, जो ठीक नियंत्रित किया जा सकता है और बेहतर किण्वन पैदावार सुनिश्चित करने के लिए निगरानी की ।

प्रक्रिया नियंत्रण न केवल उच्च पैदावार और बेहतर गुणवत्ता के लिए आवश्यक है, बल्कि परिणामों को दोहराने और पुन: पेश करने में सक्षम बनाता है। विशेष रूप से जब इस्ट कोशिका कारखानों की उत्तेजना की बात करता है, तो उच्च पैदावार प्राप्त करने और सेल क्षरण को रोकने के लिए सोनीशन मापदंडों का सेल-विशिष्ट अनुकूलन आवश्यक है। इसलिए, हिल्स्चर अल्ट्रासोनिकेटर के सभी डिजिटल मॉडल बुद्धिमान सॉफ्टवेयर से लैस हैं, जो आपको सोनीशन मापदंडों को समायोजित करने, निगरानी करने और संशोधित करने की अनुमति देता है। किण्वन के माध्यम से एचएमओ उत्पादन को बढ़ावा देने के लिए आयाम, तापमान, दबाव, सोनीशन अवधि, शुल्क चक्र और ऊर्जा इनपुट जैसे अल्ट्रासोनिक प्रक्रिया पैरामीटर आवश्यक हैं।
हिल्स्चर अल्ट्रासोनिकेटर्स का स्मार्ट सॉफ्टवेयर एकीकृत एसडी-कार्ड पर सभी महत्वपूर्ण प्रक्रिया मापदंडों को स्वचालित रूप से रिकॉर्ड करता है। सोनीशन प्रक्रिया की स्वचालित डेटा रिकॉर्डिंग प्रक्रिया मानकीकरण और प्रजनन क्षमता/पुनरावृत्ति के लिए नींव है, जो अच्छी विनिर्माण प्रथाओं (जीएमपी) के लिए आवश्यक हैं।

किण्वन के लिए अल्ट्रासोनिक रेक्टर

Hielscher विभिन्न आकार, लंबाई और ज्यामिति है, जो बैच के साथ ही निरंतर प्रवाह के माध्यम से उपचार के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है की अल्ट्रासोनिक जांच प्रदान करता है । अल्ट्रासोनिक रिएक्टर, जिसे सोनो-बायोरिएक्टर के रूप में भी जाना जाता है, छोटे प्रयोगशाला नमूनों से पायलट और पूरी तरह से वाणिज्यिक उत्पादन स्तर तक अल्ट्रासोनिक बायोप्रोसेसिंग को कवर करने वाले किसी भी मात्रा के लिए उपलब्ध हैं।
यह सर्वविदित है कि प्रतिक्रिया पोत में अल्ट्रासोनिक सोनोट्रॉड का स्थान माध्यम के भीतर कैविटेशन और माइक्रो स्ट्रीमिंग के वितरण को प्रभावित करता है। सोनोट्रोड और अल्ट्रासोनिक रिएक्टर को सेल शोरबा की प्रसंस्करण मात्रा के अनुसार चुना जाना चाहिए। जबकि सोनीशन बैच के साथ-साथ निरंतर मोड में किया जा सकता है, उच्च उत्पादन की मात्रा के लिए निरंतर प्रवाह स्थापना के उपयोग की सिफारिश की जाती है। एक अल्ट्रासोनिक प्रवाह सेल के माध्यम से गुजरते हुए, सभी सेल माध्यम को सबसे प्रभावी उपचार सुनिश्चित करने के लिए सोनीफिकेशन के लिए बिल्कुल एक ही एक्सपोजर मिलता है। हिल्स्चर अल्ट्रासोनिक्स अल्ट्रासोनिक्स अल्ट्रासोनिक्स अल्ट्रासोनिक्स की विस्तृत श्रृंखला अल्ट्रासोनिक प्रोब्स और फ्लो सेल रिएक्टर आदर्श अल्ट्रासोनिक बायोप्रोसेसिंग सेटअप को इकट्ठा करने की अनुमति देती है।

Hielscher Ultrasonics – लैब से पायलट उत्पादन के लिए

Hielscher Ultrasonics बेंच-टॉप और पायलट सिस्टम के साथ-साथ शक्तिशाली औद्योगिक अल्ट्रासोनिक इकाइयों के लिए नमूना तैयारी के लिए कॉम्पैक्ट हाथ से आयोजित अल्ट्रासोनिक समरूपता प्रदान करने वाले अल्ट्रासोनिक उपकरणों के पूर्ण स्पेक्ट्रम को शामिल करता है जो आसानी से प्रति घंटे ट्रक लोड को संसाधित करता है। स्थापना और बढ़ते विकल्पों में बहुमुखी और लचीला होने के नाते, Hielscher अल्ट्रासोनिकेटर आसानी से बैच रिएक्टरों, फेड बैचों या निरंतर प्रवाह के माध्यम से सेटअप के सभी प्रकार में एकीकृत किया जा सकता है ।
विभिन्न सामान के साथ-साथ अनुकूलित भाग आपकी प्रक्रिया आवश्यकताओं के लिए आपके अल्ट्रासोनिक सेटअप के आदर्श अनुकूलन के लिए अनुमति देते हैं।
मांग की स्थिति में पूर्ण भार और भारी शुल्क के तहत 24/7 ऑपरेशन के लिए निर्मित, Hielscher अल्ट्रासोनिक प्रोसेसर विश्वसनीय है और केवल कम रखरखाव की आवश्यकता है ।
नीचे दी गई तालिका आपको हमारे अल्ट्रासोनिकटर की अनुमानित प्रसंस्करण क्षमता का संकेत देती है: