Biosintetička proizvodnja ljudskog mleka Oligosaccharides

Biynna teza ljudskog mleka oligosaćidides (HMOs) putem fermentacije ili enmatic reakcija je složen, utrošan i često nizak proces. Ultrasoniranost povećava masovni transfer između supstratom i ćelijskih fabrika i podstiče rast ćelija i metabolizam. Time se pojačava Fermentacija i biohemijski procesi koji su rezultirajući ubrzanom i efikasnijom proizvodnjom HMOs.

Ljudski mleko Oligosacadži

Ljudski mleko oligosačadides (HMOs), poznata i pod nazivom glapkanti ljudskih mleka, jesu molekuli šećera, koji su deo grupe oligosaccharides. Istaknuti primeri HMOs-a su 2-tućosillaktošeta (2′-FL), lakto-N-neotetraozna (LNnT), 3 '-galactosyllaktoza (3′-GL), i difukosillaktošeta (DFL).
Dok se ljudski majčinsko mleko sastoji od više od različitih 150 HMO konstrukcija, samo 2 ′-učosillaktošeta (2 ′-FL) i Lacto-N-neotetraozne (LNnT) se trenutno proizvode na komercijalnom nivou i koriste se kao hraniladitivi u formuli novorođenčasa.
Ljudski mlijeko oligosaccharides (HMOs) poznata je po svom značaju u ishrani bebe. Ljudski mleko oligosaccharides je jedinstvena vrsta hranljivih materija, koja deluju kao prebiotici, anti-Lepko-Samolepljivi, i immunomodulatori u utrobi deteta i značajno doprinose razvoju mozga. HMOs se isključivo nalaze u mleku za ljudske grudi; druge sisice (npr. krava, koza, ovca, Kamila itd.) nemaju taj specifični oblik oligosaccharidesa.
Ljudski mleko oligosacćides je treća najobilnija čvrsta komponenta u ljudskom mleku, koja može biti prisutna ili u rastranom ili emulsnom ili suspendovanim oblikom u vodi. Laktoti i masne kiseline su najobilnije bujice koje se nalaze u ljudskom mleku. HMOs su prisutna u koncentracioni 0.35 – 0.88 unces (9.9 – 24.9 g)/L. oko 200 i više različitih ljudskih mleka oligosaccharicida su poznati. Dominantan oligosaccharid u 80% svih žena je 2′-učosillactošeta, koji je prisutan u ljudskom mleku, na koncentraciju od približno 2,5 GK.
S obzirom da HMOs nije zagušena, oni ne mogu da se korično doprinesu ishrani. Pošto se indigestible ugljenih hidrata, oni funkcionišu kao prebiotici i selektivno su proračunati od strane poželjne mikroflore, posebno bifidobakterija.

Bioynna teza ljudskog mleka Oligosačidides

Fabrike ćelija i enmatic/Chemo-enmatić sistemi su aktuelne tehnologije koje se koriste za sintezu HMOs. Za HMO proizvodnju na industrijskoj skali, fermentacija mikrobioloških fabrika ćelija, biohemijska sinteza, a različite enmatic reakcije su izvodljive metode HMO bioprodukcije. Iz ekonomskih razloga, Biosinteza preko mikrobioloških ćelijskih fabrika je trenutno jedina tehnika koja se koristi na industrijskom nivou HMOs.

Fermentacija HMOs-a upotrebom mikrobioloških fabrika

E. kola, Saccharomyces cerevisiae i Laktococcus laktis se najčešće koriste fabrike ćelija koje se koriste za bioprodukciju bioloških molekula kao što je HMOs. Fermentacija je biohemijski proces koji koristi mikro organizme kako bi pretvorio u ciljano biološke molekule. Mikrofagrijalne ćelije fabrike koriste jednostavne sugere kao substrate, koje se pretvaraju u HMOs. Pošto su jednostavne šećera (npr. laktoza) obilne, jeftine substrate, to zadržava proces za sintezu koji je bio delotvoran.
Stopu rasta i biokonverzije uglavnom utiču na masovni transfer hranljivih materija (substrate) mikroorganizama. Brzina prenosa mase je glavni faktor koji utiče na sintezu proizvoda tokom fermentacije. Ultrasonacija je dobro poznata da bi se unapredio masovni transfer.
Tokom fermentacije, uslovi u bioreaktoru moraju se stalno pratiti i regulisati kako bi ćelije što brže rasle kako bi se potom proizvele ciljane biomolekule (npr. oligosaccharides kao što su HMOs; insulin; rekombinantni proteini). Teoretski, formiranje proizvoda počinje čim kultura ćelija počne da raste. Međutim, naročito u genetski modifikovanim ćelijama kao što su modifikovani mikroorganizmi obično se kasnije indukuje dodavanjem hemijske supstance u supstrat, što uvodi izraz ciljanog biomolekula. Ultrazvučni bioreaktori (sono-bioreaktor) se mogu precizno kontrolisati i omogućiti specifičnu stimulaciju mikroba. To rezultira ubrzanom biosintezom i većim prinosima.
Ultrazvučna liza i ekstrakcija: Fermentacija složenih HMO-a može biti ograničena niskim titračima fermentacije i proizvodima koji ostaju intracellularni. Ultrazvučna liza i vađenje se koriste za oslobađanje intracelularnog materijala pre procesa pročišćenja i pada.

Ultrasonično promovisan Fermentacija

Stopa rasta mikroba kao što su Escherichia coli, projektovani E.coli, Saccharomyces cerevisiae i Lactococcus lactis može se ubrzati povećanjem brzine masovnog prenosa i prožimanjem ćelijskog zida primenom kontrolisane niskofrekventne ultrazvučnosti. Kao blaga tehnika ne-termičke obrade, ultrazvučnost primenjuje čisto mehaničke sile u čorbu za fermentaciju.
Akustična kavitacija: Radni princip sonikacije zasnovan je na akustičnoj kavitaciji. Ultrazvučna sonda (sonotrode) parovi niskofrekventnog ultrazvučnog talasa u medijum. Ultrazvučni talasi putuju kroz tečnost stvarajući naizmenične cikluse visokog pritiska (kompresija) / nizak pritisak (retkost). Sabijanjem i istezanjem tečnosti u naizmeničnim ciklusima nastaju minuti vakuumskih mehurića. Ovi mali vakuumski mehurići rastu tokom nekoliko ciklusa dok ne dostignu veličinu gde ne mogu da apsorbuju dalju energiju. U ovom trenutku maksimalnog rasta, vakuumski mehur implodira nasilno i generiše lokalno ekstremne uslove, poznate kao fenomen kavitacije. U kavitacionom "žarištu", mogu se primetiti visok pritisak i temperaturni razlikujeci i intenzivne šišale sile sa tečnim mlazovima do 280m/sec. Ovim kavitacionim efektima postiže se temeljni masovni prenos i sonoporacija (perforacija ćelijskih zidova i ćelijskih membrana). Hranljive materije supstrata plutaju do i u žive cele ćelije, tako da se fabrike ćelija optimalno neguju i ubrzavaju rast, kao i stope konverzije. Ultrazvučni bioreaktori su jednostavna, ali veoma efikasna strategija za obradu biomase u procesu biosinteze sa jednim loncem.
Precizno kontrolisano, blag sonacija je dobro poznata prema intenziviranosti fermentacije.
Sonovi poboljšavaju "produktivnost brojnih biotokova koji uključuju žive ćelije putem poboljšanja podražavanja, povećane proizvodnje ili rasta povećanjem celiteta ćelija i potencijalno poboljšanih oslobađanjem komponenata ćelija". (Naveena et Al. 2015)
Pročitaj više o Ultrasonično potpomognute fermentacije!

Naveena u Al. (2015) utvrđeno je da ultrasonova intenzivacija pruža nekoliko prednosti tokom bioprerade, uključujući male operativne troškove u poređenju sa drugim mogućnostima za poboljšanje, jednostavnošću rada i skromnim zahtevima za napajanje.

Ultrasonični Fermenti reaktori

Proces fermentacije uključuje i životne mikroorganizme kao što su bakterije ili kvast, koji funkcionišu kao fabrike ćelija. Dok se sonacija primenjuje na unapređenje masovne transfera i povećanja stope rasta i konverzije mikroorganizma, od ključnog je značaja kontrolisati ultrasonični intenzitet kako bi se izbeglo uništavanje ćelijskih fabrika.
Hielscher Ultrasonics je specijalista za projektovanje, proizvodnju i distribuciju visokokvalitetnih ultrazvučnika, koji se mogu precizno kontrolisati i nadgledati kako bi se osiguralo vrhunski prinosi.

Kontrola procesa nije bitna samo za visoke priniće i vrhunski kvalitet, već omogućava ponavljanje i reprodukovanje ishoda. Posebno kada je sistički došao do stimulacije ćelijskih fabrika, prilagođavanje parametara za sve ćelije je od suštinskog značaja za postizanje visokih prinosa i sprečavanje degradacije ćelija. Zbog toga su svi digitalni modeli Hielscher ultrasonicatora opremljeni inteligentnim softverom koji vam omogućava da prilagodite, nadgledate i revidirate parametre za soniranost. Ultrasonični parametri procesa kao što su pojačavanje, temperatura, pritisak, trajanje sonnosti, ciklusi i energetski unos neophodni su za promociju HMO produkcije putem fermentacije.
Pametni softver Hielscher ultrasonicatora automatski zapisuje sve važne parametre procesa na integrisanu SD-karticu. Automatsko zapisivanje podataka procesa sonse predstavlja temelj za standardizaciju procesa i reproduktivljivost/repetabilnost, koje su potrebne za dobru proizvodnu praksu (GMP).

Ultrazvučni rektori za fermentaciju

Hielscher nudi ultrazvučne sonde različite veličine, dužine i geometrije, koje se mogu koristiti za grupne, kao i za neprekidne tretmane protoka. Ultrazvučni reaktori, poznati i kao sono-bioreaktori, dostupni su za svaki volumen koji pokriva ultrazvučnu bioprocesiju od malih laboratorijskih uzoraka do pilota i potpuno komercijalnog nivoa proizvodnje.
Dobro je poznato da lokacija ultrasonije na brodu utiče na distribuciju kavitacije i mikroprotoka unutar srednjeg. Sonotvozio i ultrasonični reaktor treba da se izaberu u skladu sa volumenom za obradu ćelije. Dok se sonovi mogu obavljati u grupi kao i u kontinuiranom režimu, za visoke volumene, preporučuje se korišćenje neprekidne instalacije protoka. Prolazeći kroz ultrasonični tok ćelija, ceo ćelijski medijum dobija istu izloženost da bi se osiguralo najefikasnije lečenje. Hielscher Ultrasonics širok spektar ultrazvučne sonde i reaktori ćelija toka omogućavaju sastaviti idealni ultrasonični instalacioni proces.

Хиелсцхер Ултрасонична терапија – Od laboratorije do pilot produkcije

Hielscher Ultrasonics pokriva kompletan spektar ultrasonske opreme koja nudi Kompaktne ručno održavane ultrasonatore za pripremu uzorka do vrhunskih i pilot sistema kao i moćne industrijske ultrasonske jedinice koje lako obrađuju kamione na sat. Biti raznovrstan i fleksibilan u opcijama ugradnje i montaže, Hielscher ultrasonicatori se lako mogu integrisati u sve vrste grupnih reaktora, federisanih grupa ili neprekidnih tokova.
Različiti pribor, kao i prilagođeni delovi omogućavaju idealno adaptaciju vašeg ultrasonovog podešavanja na zahteve procesa.
Stvoren za 24/7 operacija pod punim opterećenjem i teškom dužnošću u zahtevnim uslovima, Hielscher ultrasonični procesori su pouzdani i zahtevaju samo slabo održavanje.
Табела испод показује приближни капацитет обраде наших ултразвучних уређаја: