Odam sutida biosintetik ishlab chiqarish Oligosakkaridlar
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.
- go'daklar rivojlanishiga yordam berish
- miya rivojlanishi uchun muhimdir
- yallig'lanishga qarshi va
- oshqozon-ichak traktida anti-yopishqoq ta'sir
- kattalarda immunitet tizimini qo'llab-quvvatlaydi
Ushbu Ultrasonik protsessor UIP2000hdT massa almashinuvini oshiradi va HMO kabi biosintez qilingan biologik molekulalardan yuqori hosil olish uchun hujayra fabrikalarini faollashtiradi.
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: Sonikatsiyaning ishlash printsipi akustik kavitatsiyaga asoslangan. Ultrasonik prob (sonotrode) past chastotali ultratovush to'lqinlarini muhitga birlashtiradi. Ultratovush to'lqinlari suyuqlik orqali o'tib, o'zgaruvchan yuqori bosimli (siqilish) / past bosimli (kamdan-kam uchraydigan) tsikllarni hosil qiladi. Suyuqlikni o'zgaruvchan davrlarda siqish va cho'zish orqali daqiqali vakuum pufakchalari paydo bo'ladi. Ushbu kichik vakuum pufakchalari bir necha tsikl davomida o'sib boradi, ular boshqa energiyani o'zlashtira olmaydigan o'lchamga erishadilar. Maksimal o'sishning ushbu nuqtasida vakuum pufakchasi shiddat bilan portlaydi va mahalliy ekstremal sharoitlarni keltirib chiqaradi, bu kavitatsiya fenomeni deb nomlanadi. Kavitatsion "issiq nuqta" da yuqori bosim va harorat farqlari va 280 m / sek gacha bo'lgan suyuqlik oqimlari bilan kuchli kesish kuchlari kuzatilishi mumkin. Ushbu kavitatsion ta'sirlar orqali to'liq massa almashinuvi va sonoporatsiyaga (hujayra devorlari va hujayra membranalarining teshilishi) erishiladi. Substratning ozuqa moddalari tirik butun hujayralarga va ichiga suzadi, shuning uchun hujayra fabrikalari optimal tarzda oziqlanadi va o'sish va konversiya tezligi tezlashadi. Ultrasonik bioreaktorlar oddiy, ammo bir vaqtning o'zida biosintez jarayonida biomassani qayta ishlash uchun juda samarali strategiyadir.
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!
- rentabellikni oshirish
- Tezlashtirilgan fermentatsiya
- Hujayralarga xos stimulyatsiya
- Kengaytirilgan substrat Uptake
- Hujayralarning g'ovakliligi oshishi
- oson ishlaydi
- xavfsiz
- Oddiy Retro-Fit
- chiziqli ko'lamli-up
- Paket yoki InIine ishlov berish
- tez ishtirok etishi mumkin
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.
MultiSanoReaktor MSR-4 Inson suti oligosakkaridlarining (HMO) yaxshilangan biosintezi uchun mos bo'lgan sanoat inline gomogenizator.
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:
| Buyurtma miqdori | Oqim darajasi | Tavsiya Qurilmalar |
|---|---|---|
| 1 500ml uchun | 10 200ml / min uchun | UP100H |
| 10 2000mL uchun | 20 400ml / min uchun | Uf200 ः t, UP400St |
| 0.1 20L | 04L / min uchun .2 | UIP2000hdT |
| 10 100L uchun | 10L 2 / min | UIP4000hdT |
| ga | 10 100L / min uchun | UIP16000 |
| ga | katta | Klaster UIP16000 |
Biz bilan bog'lanish! Bizdan so'rang!
Yuqori kuchli ultrasonik homogenizatorlar laboratoriya uchun uchuvchi va Sanoat ko'lamli.
Adabiyotlar / Adabiyotlar
- Muschiol, Jan; Meyer, Anne S. (2019): A chemo-enzymatic approach for the synthesis of human milk oligosaccharide backbone structures. Zeitschrift für Naturforschung C, Volume 74: Issue 3-4, 2019. 85-89.
- Birgitte Zeuner, David Teze, Jan Muschiol, Anne S. Meyer (2019): Synthesis of Human Milk Oligosaccharides: Protein Engineering Strategies for Improved Enzymatic Transglycosylation. Molecules 24, 2019.
- Yun Hee Choi, Bum Seok Park, Joo‐Hyun Seo, Byung‐Gee Ki (2019): Biosynthesis of the human milk oligosaccharide 3‐fucosyllactose in metabolically engineered Escherichia coli via the salvage pathway through increasing GTP synthesis and β‐galactosidase modification. Biotechnology and Bioengineering Volume 116, Issue 12. December 2019.
- Balakrishnan Naveena, Patricia Armshaw, J. Tony Pembroke (2015): Ultrasonic intensification as a tool for enhanced microbial biofuel yields. Biotechnology of Biofuels 8:140, 2015.
- Shweta Pawar, Virendra K. Rathod (2020): Role of ultrasound in assisted fermentation technologies for process enhancements. Preparative Biochemistry & Biotechnology 50(6), 2020. 1-8.
Bilishingiz kerak bo'lgan dalillar
Hujayra fabrikalari yordamida biosintez
Mikrob hujayralari fabrikasi - bu mikroorganizmlarni ishlab chiqarish vositasi sifatida ishlatadigan bioinjeneriya usuli. Genetik muhandislik mikroblari yordamida bakteriyalar, xamirturushlar, zamburug'lar, sutemizuvchi hujayralar yoki suv o'tlari kabi mikroorganizmlarning DNKi mikroblarni hujayra fabrikalariga aylantiradi. Hujayraviy fabrikalar substratlarni qimmatli biologik molekulalarga aylantirish uchun ishlatiladi, ular oziq-ovqat, farmasiya, kimyo va yonilg'i ishlab chiqarishda qo'llaniladi. Hujayraviy fabrikaga asoslangan biosintezning turli xil strategiyalari mahalliy metabolitlarni ishlab chiqarishga, geterologik biosintetik yo'llarni ifodalashga yoki oqsillarni ifoda etishga qaratilgan.
Hujayra fabrikalari mahalliy metabolitlarni sintez qilish, biologik yo'llarni heterologik ravishda ifodalash yoki oqsillarni ifodalash uchun ishlatilishi mumkin.
Mahalliy metabolitlarning biosintezi
Native metabolitlar hujayralar fabrikasi sifatida ishlatiladigan hujayralar tabiiy ravishda ishlab chiqaradigan biologik molekulalar deb ta'riflanadi. Hujayra fabrikalari bu biologik molekulalarni hujayra ichidagi yoki sekretsiyalangan modda hosil qiladi. Ikkinchisiga afzallik beriladi, chunki u maqsadli birikmalarni ajratish va tozalashni osonlashtiradi. Mahalliy metabolitlarga misollar aminokislotalar va nuklein kislotalar, antibiotiklar, vitaminlar, fermentlar, bioaktiv birikmalar va hujayraning anabolik yo'llaridan hosil bo'lgan oqsillardir.
Geterologning biosintetik yo'llari
Qiziqarli tarkibni ishlab chiqarishga harakat qilayotganda, eng muhim qarorlardan biri bu mahalliy xostda ishlab chiqarishni tanlash va ushbu xostni optimallashtirish yoki boshqa taniqli xostga yo'lni o'tkazishdir. Agar asl xostni sanoat fermentatsiya jarayoniga moslashtirish mumkin bo'lsa va unda sog'liq uchun xavf yo'q bo'lsa (masalan, toksik qo'shimchalar ishlab chiqarish), bu afzal strategiya bo'lishi mumkin (masalan, penitsillin uchun). ). Biroq, ko'pgina zamonaviy holatlarda, sanoat tomonidan afzal ko'rilgan hujayra fabrikasi va tegishli platforma jarayonlaridan foydalanish potentsiali o'tish yo'lini qiyinlashtiradi.
Proteinni ifodalash
Proteinlarning namoyon bo'lishiga homologik va geterologik usullar orqali erishish mumkin. Gomologik ifodada organizmda tabiiy ravishda mavjud bo'lgan gen haddan tashqari ifodalanadi. Ushbu ortiqcha ifoda orqali ma'lum bir biologik molekuladan yuqori hosil olinishi mumkin. Heterologik ifodalash uchun ma'lum bir gen asosiy hujayraga ko'chiriladi, bunda gen tabiiy ravishda mavjud emas. Hujayra muhandisligi va rekombinat qiluvchi DNK texnologiyasidan foydalanib, gen xost hujayraning tabiiy ravishda hosil bo'lmaydigan (ko'p) miqdorda protein ishlab chiqarishi uchun xostning DNKiga kiritiladi. Proteinni ifoda qilish bakteriyalarning turli xujayralarida, masalan E. coli va Bacillis subtilis, xamirturushlar, masalan, Klyuveromyces lactis, Pichia pastoris, S. cerevisiae, fil neytral zamburug'lar, masalan, niger kabi hujayralar va ko'p hujayrali organizmlardan kelib chiqqan hujayralardan iborat. sutemizuvchi va hasharotlar sifatida. To'satdan oqsillar katta qiziqish uyg'otadi, shu jumladan quyultirilgan fermentlar, kompleks bio-farmatsevtika, diagnostika va tadqiqot reagentlari. (vaf. AM Davy va boshqalar, 2017)