발효를위한 초음파 생물 반응기

초음파는 기계적 진동과 캐비테이션에 의해 미생물을 자극하는 효과적인 수단입니다. 초음파 반응기 / 초음파 퍼멘터에서, 환경 적 요인을 정확하게 결정할 수 있기 때문에 세포 및 조직의 초음파 치료는 매우 제어 할 수있게된다. 초음파 생물 반응기의 경우 발효 출력을 크게 향상시킬 수 있습니다.

발효

발효의 효율은 공정 조건에 달려 있습니다 : 영양소, 배지의 밀도, 온도, 산소 / 기체 함량 및 압력은 미생물 활동에 영향을 미치는 중요한 요소입니다. 미생물뿐만 아니라 포유류의 세포는 특정 조건 하에서 번창합니다. 초음파 자극과 결합 된 올바른 조건은 발효 수율을 극대화 할 수 있습니다.

미생물의 초음파 자극

발효는 설탕을 산, 가스 또는 알코올로 전환시키는 대사 과정입니다. 이것은 유산균 발효의 경우와 마찬가지로 효모 및 박테리아에서, 그리고 산소 결핍 된 근육 세포에서도 발생합니다. 발효는 또한 종종 특정 화학 제품을 생산한다는 목표하에 성장 매개체상의 미생물의 벌크 성장을 지칭하기 위해보다 광범위하게 사용됩니다.
발효 공정은 발효를위한 박테리아 및 곰팡이와 같은 미생물을 사용하여 산업적 규모로 수행됩니다. 발효 식품은 식품 및 일반 산업에서 사용됩니다. 아세트산, 구연산 및 에탄올과 같은 화학 물질은 발효에 의해 생산됩니다. 발효율은 미생물, 세포, 세포 성분, 효소의 농도, 온도, pH에 영향을받습니다. 호기성 발효를 위해서는 산소도 핵심 요소입니다. 거의 모든 상업적으로 생산 된 효소, 예를 들어 리파아제, 인버 타아 제 및 렌 넷은 유 전적으로 변형 된 미생물에 의한 발효에 의해 제조된다.
일반적으로 발효는 다음 4 가지 유형으로 나눌 수 있습니다.

• 바이오 매스 (살아있는 세포 물질)
• 세포 외 대사 물질의 생산
• 세포 내 구성 요소 (효소 및 기타 단백질) 생산
• 기판의 변형 (변형 된 기판 자체가 생성물 임)

발효 전, 발효 중 및 발효 후 초음파 처리

초음파 전처리 – 바이오 매스 이용 가능성 향상

전처리로서의 초음파 처리는 대량 전달을 촉진하고 기판을 미생물에 더 많이 사용할 수 있도록 하는 데 사용됩니다. 초음파 혼합은 미생물 세포로부터 멀리 기판및 제품의 질량 전송을 촉진합니다. 대량 전달의 초음파 강화는 발효 중뿐만 아니라 전처리로 적용 될 수있다.
예를 들어, 쌀 선체의 초음파 전처리는 아스퍼길루스 자포니쿠스(var. japonicus CY6-1)에 의한 실로올리고사카라이드(XOs) 생산을 위한 효소 가수분해를 향상시키는 데 사용되었다. 초음파 처리에 의해, 쌀 선체에서 셀룰로틱 및 자일라놀리틱 효소의 생산이 크게 향상되었다. 헤미셀룰로오스 수율은 초음파 처리 하에서 1.4배로 증가하였고, 생산 시간은 80ºC에서 24h에서 1.5h로 크게 단축되었습니다. – 프로세스 최적화의 잠재력이 더 커졌습니다. 초음파 처리 된 바이오 매스는 효소 활성의 안정성이 연장되고 CMCase, b-glucosidase 및 xylanase의 활성이 비 - 초음파 처리 된 벼 선체에 비해 증가되도록 곰팡이에 대해 훨씬 쉽게 전환 가능합니다. 최종 발효 생성물은 크 실로 테트라 오스, 크 실로 헥사 오즈 및 고 분자량 크 실로 올리고당이었다. 초음파 처리 된 벼리에서 자일로 헥사 오스 수율은 80 % 높았다.

초음파 발효 – 미생물의 자극

정확하게 제어 및 반복 가능한 초음파 처리는 세포를 손상시키지 않으면 서 다양한 발효 공정의 생산성을 향상시키는 데 도움이됩니다. 초음파 처리 강도는 특정 세포 종과 그 요구 사항에 정확하게 적용될 수 있습니다. 조절 된 초음파 처리로 세포 성장 및 대사에 긍정적 인 영향을 미치고 생균이 촉매 작용을하는 전환이 크게 개선됩니다 (예 : 우유 내 Bifidobacteria 자극).
일부 곰팡이에 의한 발효 과정에서 섬유질 진균의 성장 속도와 수확량에 영향을 미치지 않으면 서 성장 형태 및 유청 물 리올 로지를 수정하기 위해 초음파 처리가 성공적으로 사용됩니다.

초음파 후 처리 – 추출

미생물 효소 (예 : 카탈라아제, 아밀라아제, 프로 테아 제, 펙 티나 ​​제, 포도당 이소 메라 아제, 셀룰라아제, 헤미 셀룰라아제, 리파아제, 락타아제, 스트렙토 키나아제) 및 재조합 단백질 (예 : 인슐린, B 형 간염 백신, 인터페론, 과립구 콜로니 자극 factor, 스트렙토 키나아제 (streptokinase)), 세포는 원하는 단백질을 방출하기 위해 발효 공정 후에 용해 / 파쇄되어야한다. 초음파 처리에 의해 점성 균사 발효액으로부터 세포 내 및 세포 외 다당체 - 단백질 복합체의 추출이 용이해진다. 탁월한 추출 수율 및 효율 외에도, 초음파 분해는 세포 용해 및 세포 내 물질의 추출을 위해 잘 확립되고 신뢰할 수 있습니다.
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초음파 생물 반응기

Hielscher Ultrasonics는 오랜 시간 동안 초음파로 자극 된 과정을 경험했습니다. 우리는 다양한 크기와 기하학적 구조의 다양한 초음파 반응기를 제공합니다. 또는 기존 바이오 리액터에 통합 할 수있는 맞춤형 솔루션을 제공합니다. 우리의 초음파 프로세서는 매우 다목적이며 제한된 공간 만 필요하기 때문에 기존의 생명 공학 플랜트로의 개조가 문제없이 실현 될 수 있습니다.
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