Ուլտրաձայնային համակարգը միկրոօրգանիզմները խթանելու արդյունավետ միջոց է մեխանիկական թրթռումներով և կավիացիայի միջոցով: Sonobioreactor / ուլտրաձայնային ֆերմենտում բջիջների և հյուսվածքների ուլտրաձայնային բուժումը դառնում է խիստ վերահսկելի, քանի որ բնապահպանական գործոնները կարող են ճշգրիտ որոշվել: Ուլտրաձայնային բիոռեակտորներով ֆերմենտացման ելքը կարող է զգալիորեն բարելավվել:

խմորում

Ֆերմենտացման արդյունավետությունը կախված է գործընթացի պայմաններից. Սնուցիչները, միջավայրի խտությունը, ջերմաստիճանը, թթվածնի/գազի պարունակությունը և ճնշումը կարևոր գործոններ են, որոնք ազդում են մանրէների գործունեության վրա: Միկրոօրգանիզմները, ինչպես նաև կաթնասունների բջիջները զարգանում են միայն որոշակի պայմաններում: Ուլտրաձայնային խթանման հետ զուգակցված ճիշտ պայմանները կարող են առավելագույնի հասցնել խմորման եկամտաբերությունը:

Ուլտրաձայնային խթանում միկրոօրգանիզմների

Խմորում է նյութափոխանակությունը գործընթաց է, որը նորադարձների շաքար թթուների, գազերի, կամ ալկոհոլի. Այն տեղի է ունենում խմորիչ եւ բակտերիաների, ինչպես նաեւ թթվածնի-starved մկանային բջիջների, քանի որ այն դեպքում, lactic թթու խմորում: Խմորում է նաեւ օգտագործվում է ավելի լայն իմաստով վերաբերում են սորուն աճի միկրոօրգանիզմների վրա աճի միջին, հաճախ `նպատակ ունենալով արտադրել մի կոնկրետ քիմիական արտադրանքը.
Խմորում գործընթացը իրականացվում են արդյունաբերական մասշտաբներով միկրոօրգանիզմների կիրառմամբ, ինչպիսիք են բակտերիաների եւ fungi համար խմորում: Ֆերմենտացված արտադրանքը օգտագործվում են սննդի եւ ընդհանուր արդյունաբերության. Քիմիկատներ, ինչպիսիք են քացախաթթվի, citric թթու, եւ ethanol արտադրվում են խմորում: Խմորում տոկոսադրույքը ազդել է համակենտրոնացում միկրոօրգանիզմների, բջիջների, բջջային բաղադրիչների, եւ enzymes, ինչպես նաեւ ջերմաստիճանի եւ pH. Համար aerobic խմորում, թթվածին է առանցքային գործոն էլ. Գրեթե բոլոր կոմերցիոն արտադրված ֆերմենտներ, ինչպիսիք են lipase, ինվերտազ եւ rennet, կատարվում են խմորում հետ գենետիկորեն ձեւափոխված microbes.
 
Ընդհանուր առմամբ, խմորումները կարելի է բաժանել գործընթացի չորս տեսակի/փուլերի.

• Արտադրությունը biomass (կենսունակ բջջային նյութական)
• Արտադրությունը extracellular նյութափոխանակիչներ (քիմիական միացություններ)
• Արտադրությունը ներբջջային բաղադրիչների (enzymes եւ այլ սպիտակուցներ)
• Վերափոխումը substrate (որի վերափոխվել substrate ինքնին արտադրանքի)

Sonication առաջ, ընթացքում եւ հետո խմորման

Sonication-ը, ցածր հաճախականության ուլտրաձայնային ալիքների կիրառումը, կարող է օգտագործվել խմորումից առաջ, ընթացքում և հետո տարբեր ձևերով և խմորման գործընթացի տարբեր փուլերում:

Ուլտրաձայնային նախնական ֆերմենտացման բուժում – Կատարելագործումը Կենսազանգված առկայության

1. Բարելավված զանգվածային փոխանցում. Sonication- ը, որպես նախնական բուժում, օգտագործվում է զանգվածային փոխանցումը խթանելու և մանրահատակների համար ենթաշերտը ավելի հասանելի դարձնելու համար: Ուլտրաձայնային խառնուրդը նպաստում է մանրածնային բջիջներից ենթախցերի և արտադրանքներից հեռու զանգվածային տեղափոխմանը: Զանգվածային փոխանցման ուլտրաձայնային ուժեղացումը կարող է կիրառվել ինչպես նախնական բուժման, այնպես էլ ֆերմենտացման ընթացքում:
2. Բջջի խանգարում. Sonication-ը կարող է օգտագործվել բջջային պատերը և թաղանթները խաթարելու համար, հատկապես մանրէաբանական կամ խմորիչ մշակույթներում: Սա օգնում է ազատել ներբջջային բաղադրիչները, ինչպիսիք են ֆերմենտները կամ մետաբոլիտները, որոնք կարող են բարելավել ֆերմենտացման կատարումը կամ հեշտացնել ներքևում գտնվող գործընթացները:
3. Ներբջջային միացությունների արդյունահանում. Sonication-ը կարող է օգնել կենսաբանական նյութերից ներբջջային միացությունների արդյունահանմանը նախքան խմորումը: Սա ներառում է ֆերմենտների, սպիտակուցների, նուկլեինաթթուների կամ այլ թիրախային միացությունների արդյունահանում բջիջներից, հյուսվածքներից կամ բուսական նյութերից՝ ֆերմենտացման գործընթացներում հետագա օգտագործման համար:

Օրինակ, բրնձի կեղևի ուլտրաձայնային նախնական մշակումն օգտագործվել է Aspergillus japonicus (var. japonicus CY6-1) քսիլոլիգոսաքարիդների արտադրության համար ֆերմենտային հիդրոլիզը ուժեղացնելու համար: Ձայնի միջոցով զգալիորեն մեծացել է ցելյուլոլիտիկ և քսիլոլիտիկ ֆերմենտների արտադրությունը բրնձի կեղևից: Հեմիկելյուլոզայի ելքը մեծացել է մինչև 1,4 անգամ՝ ազդեցությամբ, իսկ արտադրության ժամանակը զգալիորեն կրճատվել է 24 ժամից մինչև 1,5 ժամ 80ºC ջերմաստիճանում: – հետագա ներուժի գործընթացի օպտիմալացման. Որ sonicated կենսազանգվածը շատ ավելի հեշտ փոխարկելի համար fungi, որպեսզի կայունությունը enzyme գործունեության ժամկետը երկարացվում է, գործունեությունը CMCase, B-գլյուկոզիդազների, եւ xylanase ավելացել է համեմատած այն ոչ sonicated Ռայսի կմախք. Ընտրությունների վերջնական ֆերմենտային արտադրանքը էին xylotetraose, xylohexaose, եւ բարձրագույն մոլեկուլային քաշը xylooligosaccharides: The xylohexaose եկամտաբերությունը է sonicated բրինձ կմախք էր 80% ավելի բարձր:

Ուլտրաձայնային օգնությամբ խմորում – Խթանում մանրէների

• Խառնում և համասեռացում. Sonication-ը կարող է օգտագործվել որպես խմորման ժամանակ խառնելու տեխնիկա: Ուլտրաձայնային ալիքների կիրառումը օգնում է ստեղծել միկրոհոսք և նպաստում է միատարրությանը, ապահովելով սննդանյութերի, գազերի և միկրոօրգանիզմների միասնական բաշխում ֆերմենտացման նավի ներսում:
• Զանգվածային փոխանցման ընդլայնում. Բարելավված խառնուրդի և համասեռացման հետ կապված են խմորման ընթացքում զանգվածի փոխանցման ուլտրաձայնային բարելավված արագությունները: Ուլտրաձայնային տատանումը և կավիտացիան ստեղծում են տեղայնացված տուրբուլենտություն և ուժեղացնում են ենթաշերտերի, գազերի և սննդանյութերի տարածումը խմորման արգանակի մեջ: Սա կարող է բարելավել ֆերմենտացման գործընթացի ընդհանուր արդյունավետությունն ու արտադրողականությունը:
• Բջիջների կենսունակության և նյութափոխանակության ակտիվության բարելավում. Sonication-ը կարող է կիրառվել ֆերմենտացման ընթացքում մանրէաբանական մշակույթների վրա՝ բջիջների կենսունակությունը և նյութափոխանակության ակտիվությունը բարձրացնելու համար: Մեղմ ձայնային ազդեցությունը կարող է խթանել որոշ միկրոօրգանիզմներ՝ խթանելով աճը, կենսազանգվածի արտադրությունը և ցանկալի մետաբոլիտների կամ խմորման արտադրանքի սինթեզը:

Ճիշտ վերահսկելի եւ պարբերաբար sonication օգնում է բարելավել արտադրողականությունը տարբեր ֆերմենտացման առանց վնասելու բջիջները: The sonication ինտենսիվությունը կարող է հենց հարմարեցված է հատուկ բջջային տեսակների եւ դրա պահանջների: Ըստ վերահսկվող sonication, բջջային աճը եւ նյութափոխանակության դրականորեն ազդել եւ conversions խթան էր կենդանի բջիջների զգալիորեն բարելավվել է, օրինակ խթանելով Bifidobacteria է կաթ.
Որոշ սնկային վրա հիմնված ֆերմենտացման, sonication հաջողությամբ օգտագործվում է փոփոխել աճի ձեւաբանություն եւ արգանակ rheology առանց ազդում աճի ու եկամտաբերությունը թելանման fungi.

Ուլտրաձայնային հետֆերմենտացիոն բուժում

• Բջիջների հավաքում և տարանջատում. Sonication-ը կարող է օգնել բջիջների հավաքմանը և խմորումից հետո բաժանմանը: Այն կարող է օգնել կոտրել բջիջների ագրեգատները, ֆլոկուլանտները կամ բիոֆիլմերը՝ հեշտացնելով բջիջների ազատումը խմորման արգանակից: Սա հեշտացնում է հետագա գործընթացները, ինչպիսիք են բջիջների վերականգնումը կամ արտադրանքի մաքրումը:
• Ներբջջային արտադրանքի արդյունահանում. Ֆերմենտացումից հետո, sonication-ը կարող է օգտագործվել ներբջջային արտադրանքները, ինչպիսիք են ֆերմենտները, սպիտակուցները կամ երկրորդային մետաբոլիտները, մանրէաբանական կամ բջջային կենսազանգվածից հանելու համար: Արդյունահանման այս գործընթացը օգնում է վերականգնել արժեքավոր միացությունները և բարելավում է ֆերմենտացման գործընթացի ընդհանուր եկամտաբերությունը:
• Բջիջների տարրալուծում վերլուծական նպատակներով. Sonication-ը կարող է կիրառվել խմորումից հետո բջիջները կամ մանրէաբանական նմուշները խաթարելու համար, հատկապես վերլուծական նպատակներով: Այն օգնում է բջիջների լիզմանը և ներբջջային բովանդակության արտազատմանը, հեշտացնելով բջջային բաղադրիչների վերլուծությունը կամ ներքևում գտնվող վերլուծությունները:

Ինսուլին, հեպատիտ Բ պատվաստանյութ, ինտերֆերոն, granulocyte գենոցիդ խթանող միջուկային բաղադրամասերի արտադրության համար, ինչպիսիք են մանրէային ֆերմենտները (օր., Կատալազ, ամիլազ, պրոտեազ, պեկտինազ, գլյուկոզա isomerase, cellulase, hemicellulase, lipase, lactase, streptokinase) գործոն, streptokinase), բջիջները պետք է lysed / խափանվել հետո fermentation գործընթացը ազատելու ցանկալի սպիտակուցներ. Sonication- ի միջոցով հեշտացվում է խտացրած իմիսելի ֆերմենտային արգանակում ներսեռական եւ արտերկրյա պոլիսաքարիտ-սպիտակուցային բարդությունների արդյունահանումը: Բացի վերոնշյալ արդյունահանման եկամտաբերությունից եւ արդյունավետությունից, sonication- ը լավ հստակ եւ հուսալի է բջջային լիզիզի եւ ներծծող նյութի արդյունահանման համար:
Սեղմեք այստեղ կարդալ Mor մասին ուլտրաձայնային lysis եւ արդյունահանման!

Ուլտրաձայնային բիոռեակտորներ՝ ֆերմենտացման գործընթացների բարելավման համար

Hielscher Ultrasonics-ը երկար ժամանակ փորձառու է ուլտրաձայնային խթանվող կենսագործընթացների հետ, ինչպիսիք են բջիջների խթանումը, խմորումը, բջիջների խանգարումը և արդյունահանումը: Մենք առաջարկում ենք տարբեր չափերի և երկրաչափությունների տարբեր ստանդարտ ուլտրաձայնային ռեակտորներ՝ խմբաքանակի և հոսքի ռեժիմում ձայնագրման համար: Որպես այլընտրանք, մենք առաջարկում ենք հարմարեցված լուծումներ ձեր գոյություն ունեցող բիոռեակտորին ինտեգրվելու համար: Քանի որ մեր ուլտրաձայնային պրոցեսորները շատ բազմակողմանի են և պահանջում են միայն փոքր տարածք, գոյություն ունեցող բիոտեխնոլոգիական գործարաններում վերազինումը կարող է իրականացվել առանց խնդիրների:
Կարդացեք ավելին ուլտրաձայնային ռեակտորի տեսակների, դիզայնի և կիրառությունների մասին այստեղ:
Ստորեւ բերված աղյուսակում, ցույց է տալիս, ընդհանրապես սարքի առաջարկություններ կախված խմբաքանակի ծավալի կամ հոսքի արագությունը պետք է մշակվում: Սեղմեք է սարքի տեսակից է ստանալ ավելի շատ տեղեկություններ յուրաքանչյուր սարքի.

Գրականություն / հղումներ