Fermentatsiya yoki fermentativ reaktsiyalar orqali inson sutidagi oligosakkaridlarning (HMO) biosintezi murakkab, ko'p vaqt talab qiladigan va kam hosil beradigan jarayondir. Ultrasonikatsiya substrat va hujayra fabrikalari o'rtasida massa almashinuvini oshiradi va hujayralar o'sishini va metabolizmni tezlashtiradi. Shunday qilib, sonikatsiya fermentatsiyani va bio-kimyoviy jarayonlarni kuchaytiradi, natijada HMOlarni tez va samarali ishlab chiqaradi.

Odam suti oligosakkaridlari

Inson sutidagi oligosakkaridlar (HMO), inson suti glikanlari deb ham nomlanadi, oligosakkaridlar guruhiga kiradigan shakar molekulalaridir. HMO ning mashhur namunalari orasida 2'-fukosillaktoza (2) mavjud′-FL), lakto-N-neotetraoz (LNnT), 3'-galaktozillaktoza (3)′-GL) va difukosillaktoza (DFL).
Inson ko'krak suti 150 dan ortiq HMO tuzilmalaridan iborat bo'lsa-da, faqat 2′-fukosillaktoza (2′-FL) va lakto-N-neotetraoza (LNnT) hozirgi vaqtda tijorat darajasida ishlab chiqariladi va chaqaloq formulasida ozuqaviy qo'shimchalar sifatida ishlatiladi.
Odam suti oligosakkaridlari (HMO) bolalar ovqatlanishida ularning ahamiyati bilan mashhur. Odam suti oligosakkaridlari - bu ozuqaviy moddalarning noyob turi bo'lib, ular prebiyotikalar, anti-yopishqoq mikroblarga qarshi vositalar va chaqaloq ichakida immunomodulyator bo'lib, miyaning rivojlanishiga katta hissa qo'shadi. HMO faqat inson ko'krak sutida mavjud; boshqa sutemizuvchi sutlar (masalan, sigir, echki, qo'y, tuya va boshqalar) bu oligosakkaridlarning o'ziga xos shakliga ega emas.
Odam sutidagi oligosakkaridlar inson sutida erigan yoki emulsifikatsiyalangan yoki suvda to'xtatilgan holda mavjud bo'lgan uchinchi eng qattiq tarkibiy qismdir. Laktoza va yog 'kislotalari inson sutida mavjud bo'lgan eng ko'p miqdorda qattiq moddadir. HMO 0.35-0.88 untsiya (9.9–24.9 g) / L. kontsentratsiyasida bo'ladi. Odamning sut tarkibidagi 200 ga yaqin turli xil oligosakkaridlari ma'lum. Barcha ayollarning 80 foizida dominant oligosakkarid 2 ga teng′- inson ko'krak sutida taxminan 2,5 g / l konsentratsiyasida mavjud bo'lgan fukosillaktoza.
HMO hazm bo'lmagani uchun ular ovqatlanish uchun kaloriya hissa qo'shmaydi. Tarkib etilmaydigan uglevodlar bo'lib, ular prebiyotik vazifasini bajaradi va istalgan ichak mikroflorasi, ayniqsa bifidobakteriyalar tomonidan tanlab fermentlanadi.

Odam sutidagi oligosakkaridlarning biosintezi

Hujayra fabrikalari va enzimatik / kimyoviy enzimatik tizimlar HMO sintezi uchun ishlatiladigan zamonaviy texnologiyalardir. HMOni sanoat miqyosida ishlab chiqarish uchun mikrobial hujayrali fabrikalarni fermentatsiyasi, biokimyoviy sintez va turli xil fermentativ reaktsiyalar HMO bio-ishlab chiqarishning mumkin bo'lgan usulidir. Iqtisodiy sabablarga ko'ra, mikrob hujayralari fabrikalari orqali bio-sintez hozirgi vaqtda HMO sanoat ishlab chiqarish darajasida qo'llaniladigan yagona texnikadir.

Mikrob hujayralari fabrikalari yordamida HMO fermentatsiyasi

E.coli, Saccharomyces cerevisiae va Lactococcus lactis keng tarqalgan HMO kabi biologik molekulalarni bio-ishlab chiqarish uchun ishlatiladigan hujayrali fabrikalardir. Fermentatsiya - bu substratni maqsadli biologik molekulalarga aylantirish uchun mikroorganizmlardan foydalanadigan biokimyoviy jarayon. Mikrobial hujayrali fabrikalar oddiy shakarni substrat sifatida ishlatadilar, ularni HMO ga aylantiradilar. Oddiy shakar (masalan, laktoza) mo'l-ko'l va arzon substrat bo'lganligi sababli, bu bio-sintez jarayonini tejamkor qiladi.
O'sish va biologik konversiya tezligiga asosan mikroorganizmlarga ozuqa moddalarining (substrat) ommaviy tarqalishi ta'sir qiladi. Massaning uzatish tezligi fermentatsiya paytida mahsulot sinteziga ta'sir qiluvchi asosiy omildir. Ultrasonication ommaviy uzatishni rag'batlantirish uchun ma'lum.
Fermentatsiya paytida bioreaktordagi sharoit doimiy ravishda kuzatilishi va tartibga solinishi kerak, shunda maqsadli biomolekulalarni (masalan, HMO kabi oligosakaridlar; insulin; rekombinant oqsillar) ishlab chiqarish uchun hujayralar imkon qadar tez o'sishi uchun. Nazariy jihatdan, mahsulot hosil bo'lishi hujayra madaniyati o'sishi bilanoq boshlanadi. Ammo, ayniqsa, mexanik mikroorganizmlar kabi genetik modifikatsiyalangan hujayralarda, odatda substratga kimyoviy moddalar qo'shilib, maqsadli biomolekula ifoda etilishini o'zgartiradi. Ultrasonik bioreaktorlar (sono-bioreaktor) aniq boshqarilishi mumkin va mikroblarning o'ziga xos stimulyatsiyasini ta'minlaydi. Bu tezlashtirilgan biosintezga va yuqori hosil olishga olib keladi.
Ultrasonik lizis va ekstraktsiya: Murakkab HMO fermentatsiyasini past fermentatsiya titrlari va hujayralararo hujayralar ichidagi mahsulotlar cheklashi mumkin. Ultrasonik lizis va ekstraktsiya hujayra ichidagi materialni tozalash va pastga tushirish jarayonlaridan oldin bo'shatish uchun ishlatiladi.

Ultrasonik ravishda tavsiya etilgan fermentatsiya

Escherichia coli, muhandis E.coli, Saccharomyces cerevisiae va Lactococcus lactis kabi mikroblarning o'sish tezligini boshqariladigan past chastotali ultrasonikatsiyani qo'llash orqali massa uzatish tezligi va hujayra devorlarining o'tkazuvchanligini oshirish orqali tezlashtirish mumkin. Yengil, issiqliksiz ishlov berish usuli sifatida, ultrasonikatsiya fermentatsiya bulyoniga faqat mexanik kuchlarni qo'llaydi.
Akustik kavitatsiya: sonikasyonun ish printsipi akustik kavitatsiyaga asoslangan. Ultrasonik zond (sonotrod) past chastotali ultratovushli to'lqinlarni muhitga qo'shadi. Ultratovush to'lqinlari suyuqlikdan o'tib, o'zgaruvchan yuqori bosimli (siqishni) / past bosimli (kamfaksion) tsikllarni yaratadi. Suyuqlikni alternativ tsikllarda siqish va cho'zish bilan daqiqali vakuum pufakchalari paydo bo'ladi. Ushbu kichik vakuum pufakchalari bir necha tsikllar davomida kattalashib, boshqa energiya yuta olmaydigan darajada o'sadi. Maksimal o'sishning ushbu nuqtasida vakuum pufagi shiddat bilan pastga tushadi va kavitatsiya fenomeni deb nomlanuvchi mahalliy ekstremal sharoitlarni keltirib chiqaradi. Kavitatsion "issiq nuqta" da yuqori bosim va haroratning o'zgarishi va tezligi 280 m / sek gacha bo'lgan suyuqlik oqimi kuzatilishi mumkin. Ushbu kavitatsion effektlar yordamida sinchkovlik bilan massa uzatilishi va sonoporatsiya (hujayra devorlari va hujayra membranalarining teshilishi) ta'minlanadi. Substratning ozuqa moddalari tirik hujayralarning ichiga va ichiga joylashadi, shunda hujayra fabrikalari eng yaxshi oziqlanadi va o'sadi, shuningdek konversiya tezlashadi. Ultrasonik bioreaktorlar bitta potli biosintez jarayonida biomassani qayta ishlash uchun oddiy, ammo juda samarali strategiya.
Aniq boshqariladigan, engil sonikatsiya fermentatsiya jarayonlarini kuchaytirishi bilan mashhur.
Sonikasyon "tirik hujayralarni o'z ichiga olgan ko'plab bioprosesslarning samaradorligini yaxshilaydi, bu substratni olishni kuchaytirish, hujayraning gözenekliliğini oshirish va hujayra tarkibiy qismlarini chiqarilishini kuchaytirish yo'li bilan ishlab chiqarish yoki o'sishni oshirish." (Naveena va boshqalar, 2015)
Ultratovush yordamida fermentatsiya haqida ko'proq o'qing!

Naveena va boshq. (2015) ultratovushli intensivlashtirish bioprosesslash jarayonida bir qator afzalliklarga ega ekanligini, shu jumladan boshqa davolash usullariga nisbatan kam operatsion xarajatlar, ishlashning soddaligi va kam quvvat talablari.

Yuqori samarali ultrasonik fermentatsiya reaktorlari

Fermentatsiya jarayonlariga hujayra fabrikasi vazifasini bajaradigan bakteriya yoki xamirturush kabi tirik mikroorganizmlar kiradi. Ultrasonikatsiya massani uzatishni rag'batlantirish va mikroorganizmning ko'payishi va konversiya tezligini oshirish uchun qo'llanilsa ham, hujayra fabrikalarining yo'q qilinishining oldini olish uchun ultratovush intensivligini aniq nazorat qilish juda muhimdir.
Hielscher Ultrasonics yuqori darajada ishlaydigan ultrasonikatorlarni loyihalash, ishlab chiqarish va tarqatish bo'yicha mutaxassis bo'lib, u yuqori darajada fermentatsiya rentabelligini ta'minlash uchun aniq nazorat qilinishi va kuzatilishi mumkin.
Jarayonni boshqarish nafaqat yuqori hosildorlik va yuqori sifat uchun zarur, balki natijalarni takrorlash va takrorlashga imkon beradi. Ayniqsa, ist hujayra fabrikalarini rag'batlantirishga kelganda, sonikatsiya parametrlarini hujayralarga moslashishi yuqori hosil olish va hujayra buzilishining oldini olish uchun zarurdir. Shuning uchun, Hielscher ultrasonikatorlarining barcha raqamli modellari aqlli dasturlar bilan jihozlangan, bu sizga sonikatsiya parametrlarini sozlash, kuzatish va qayta ko'rib chiqishga imkon beradi. Ultrasonik jarayon parametrlari, amplituda, harorat, bosim, sonikatsiya davomiyligi, vazifa davrlari va energiya kiritish fermentatsiya orqali HMO ishlab chiqarishni rag'batlantirish uchun zarurdir.
Hielscher ultrasonikatorlarining aqlli dasturi avtomatik ravishda barcha muhim parametrlarni o'rnatilgan SD-kartada qayd etadi. Sonikasyon jarayonining avtomatik yozib olinishi yaxshi ishlab chiqarish amaliyoti (GMP) uchun zarur bo'lgan jarayonlarni standartlashtirish va takrorlanuvchanlik / takrorlash uchun asosdir.

Fermentatsiya uchun ultratovush rektorlari

Hielscher turli o'lchamdagi, uzunlikdagi va geometriyalarda joylashgan ultratovushli zondlarni taklif etadi, ularni ko'pikli va uzluksiz oqadigan muolajalar uchun ishlatilishi mumkin. Ultrasonik reaktorlar, shuningdek, sono-bioreaktorlar deb nomlanuvchi, kichik laboratoriya namunalaridan tortib to tajribali va to'liq tijorat ishlab chiqarish darajasiga qadar ultratovushli bioprosessiyani qamrab oladigan har qanday hajm uchun mavjud.
Ma'lumki, ultratovush sonotrodining reaktsiya idishida joylashishi kavitatsiyaning tarqalishiga va muhit ichida mikro oqimga ta'sir qiladi. Sonotrod va ultratovushli reaktorni hujayra bulyonining qayta ishlash hajmiga qarab tanlash kerak. Ultrasonikni partiyada ham, uzluksiz rejimda ham bajarish mumkin bo'lsa-da, yuqori ishlab chiqarish hajmi uchun uzluksiz oqimni o'rnatish tavsiya etiladi. Ultrasonik oqim xujayrasidan o'tib, barcha hujayra vositasi eng samarali davolanishni ta'minlaydigan sonikasyon bilan bir xil ta'sirga ega bo'ladi. Hielscher Ultrasonics keng doiradagi ultrasonik zondlar va oqim hujayralari reaktorlari ideal ultratovushli bioprosesslarni o'rnatish imkoniyatini beradi.

Hielscher ultratovush – Laboratoriyadan tortib pilotgacha ishlab chiqarishgacha

Hielscher Ultrasonics, yuqori darajadagi va uchuvchi tizimlarga namuna tayyorlash uchun ixcham qo'lda ishlaydigan ultrasonik homogenizatorlarni, shuningdek, soatiga yuklarni osonlikcha qayta ishlaydigan kuchli sanoat ultrasonik jihozlarini taklif qiladigan ultrasonik uskunalarning to'liq spektrini qamrab oladi. O'rnatish va o'rnatish variantlarida ko'p qirrali va moslashuvchan bo'lgan holda, Hielscher ultrasonikatorlari barcha turdagi reaktorlarga, oziqlantirilgan partiyalarga yoki uzluksiz oqim orqali o'rnatiladigan qurilmalarga osongina qo'shilishi mumkin.
Turli xil aksessuarlar, shuningdek, tayyorlangan qismlar sizning ultratovushli sozlamangizni sizning ehtiyojlaringizga moslashtirishga imkon beradi.
To'liq yuk ostida va og'ir sharoitlarda 24/7 ishlashi uchun qurilgan, Hielscher ultrasonik protsessorlari ishonchli va faqat past parvarishlashni talab qiladi.
Quyidagi jadval sizga bizning ultrasonicators taxminiy qayta ishlash quvvatiga ega ekanligidan dalolat beradi: