Fermentatsiya uchun ultratovushli bioreaktorlar

Ultrasonika mexanik tebranishlar va kavitatsiya orqali mikroorganizmlarni rag'batlantirishning samarali vositasidir. Sonobioreaktor / ultratovushli fermentatorda hujayralar va to'qimalarni ultratovush bilan davolash juda nazorat qilinadigan bo'ladi, chunki atrof-muhit omillarini aniq aniqlash mumkin. Ultrasonik bioreaktorlar yordamida fermentatsiya chiqishi sezilarli darajada yaxshilanishi mumkin.

fermentatsiya

Fermentatsiyaning samaradorligi jarayon sharoitlariga bog'liq: Oziq moddalar, muhitning zichligi, harorat, kislorod / gaz miqdori va bosim mikrobial faollikka ta'sir qiluvchi muhim omillardir. Mikroorganizmlar, shuningdek, sutemizuvchilar hujayralari faqat ma'lum sharoitlarda rivojlanadi. Ultrasonik stimulyatsiya bilan birgalikda to'g'ri sharoitlar fermentatsiya hosildorligini maksimal darajada oshirishi mumkin.

Mikroorganizmlarning ultratovushli stimulyatsiyasi

Fermentatsiya shakarni kislotalar, gazlar yoki spirtga aylantiradigan metabolik jarayondir. Bu xamirturush va bakteriyalarda, shuningdek, sut kislotasi fermentatsiyasida bo'lgani kabi, kislorod och bo'lgan mushak hujayralarida ham paydo bo'ladi. Fermentatsiya, shuningdek, mikroorganizmlarning o'sish muhitida, ko'pincha ma'lum bir kimyoviy mahsulotni ishlab chiqarish maqsadida ko'p miqdorda o'sishiga nisbatan kengroq qo'llaniladi.
Fermentatsiya jarayoni fermentatsiya uchun bakteriya va zamburug'lar kabi mikroorganizmlar yordamida sanoat miqyosida amalga oshiriladi. Fermentlangan mahsulotlar oziq-ovqat va umumiy sanoatda qo'llaniladi. Sirka kislotasi, limon kislotasi va etanol kabi kimyoviy moddalar fermentatsiya natijasida hosil bo'ladi. Fermentatsiya tezligiga mikroorganizmlar, hujayralar, hujayra komponentlari va fermentlarning kontsentratsiyasi, shuningdek, harorat va pH ta'sir qiladi. Aerobik fermentatsiya uchun kislorod ham asosiy omil hisoblanadi. Lipaza, invertaz va shirdon kabi deyarli barcha tijorat maqsadlarida ishlab chiqarilgan fermentlar genetik jihatdan o'zgartirilgan mikroblar bilan fermentatsiya orqali hosil bo'ladi.

• Biomassa ishlab chiqarish (yashovchan hujayrali material)
• Hujayradan tashqari metabolitlarni ishlab chiqarish (kimyoviy birikmalar)
• Hujayra ichidagi tarkibiy qismlarni ishlab chiqarish (fermentlar va boshqa oqsillar)
• Substratni o'zgartirish (bunda o'zgartirilgan substratning o'zi mahsulotdir)

Fermentatsiyadan oldin, davomida va keyin ultratovush

Sonication, past chastotali ultratovush to'lqinlarini qo'llash, fermentatsiyadan oldin, davomida va keyin turli usullarda va fermentatsiya jarayonining turli bosqichlarida ishlatilishi mumkin.

Ultrasonik fermentatsiya oldidan davolash – Biomassa mavjudligini yaxshilash

1. Yaxshilangan ommaviy uzatish: Oldindan ishlov berish sifatida sonikatsiya massa o'tkazilishini rag'batlantirish va mikroblar uchun substratni yanada qulayroq qilish uchun ishlatiladi. Ultrasonik aralashtirish substratlarni mikrob hujayralariga va undan uzoqroqqa o'tkazishga yordam beradi. Massani o'tkazishning ultratovushli intensivligi oldindan davolash sifatida ham, fermentatsiya paytida ham qo'llanilishi mumkin.
2. Hujayra buzilishi: Sonikatsiya hujayra devorlari va membranalarini buzish uchun ishlatilishi mumkin, ayniqsa mikrobial yoki xamirturush kulturalarida. Bu fermentlar yoki metabolitlar kabi hujayra ichidagi komponentlarni chiqarishga yordam beradi, ular fermentatsiya samaradorligini oshiradi yoki quyi oqim jarayonlarini osonlashtiradi.
3. Hujayra ichidagi birikmalarni ajratib olish: Sonikatsiya fermentatsiyadan oldin biologik materiallardan hujayra ichidagi birikmalarni olishda yordam berishi mumkin. Bu fermentlar, oqsillar, nuklein kislotalar yoki boshqa maqsadli birikmalarni hujayralar, to'qimalar yoki o'simlik materiallaridan keyinchalik fermentatsiya jarayonlarida ishlatish uchun ajratib olishni o'z ichiga oladi.

Masalan, Aspergillus japonicus (var. japonicus CY6-1) tomonidan ksilooligosakkaridlar ishlab chiqarish uchun fermentativ gidrolizni kuchaytirish uchun guruch qobig'ini ultratovushli oldindan tozalash ishlatilgan. Sonikatsiya yordamida guruch qobig'idan selülolitik va ksilanolitik fermentlarni ishlab chiqarish sezilarli darajada oshdi. Gemitsellyuloza hosildorligi sonikatsiyada 1,4 baravarga oshdi va ishlab chiqarish vaqti 80ºC da 24 soatdan 1,5 soatgacha qisqartirildi. – jarayonni optimallashtirishning keyingi imkoniyatlari bilan. Soniklangan biomassa zamburug'lar uchun juda oson konvertatsiya qilinadi, shuning uchun ferment faolligining barqarorligi uzaytiriladi va CMCase, b-glyukosidaza va ksilanazning faolligi tovushsiz guruch qobig'iga nisbatan ortadi. Yakuniy fermentativ mahsulotlar ksilotetraoza, ksiloheksaoza va yuqori molekulyar og'irlikdagi ksilooligosakkaridlar edi. Sonikatsiyalangan guruch qobig'idan ksiloheksaoz hosildorligi 80% yuqori edi.

Ultratovush yordamida fermentatsiya – Mikroblarni rag'batlantirish

• Aralashtirish va homogenlash: Fermentatsiya paytida aralashtirish usuli sifatida sonikatsiyadan foydalanish mumkin. Ultratovush to'lqinlarini qo'llash mikrostreamingni yaratishga yordam beradi va fermentatsiya idishida ozuqa moddalari, gazlar va mikroorganizmlarning bir xil taqsimlanishini ta'minlab, bir xillikni ta'minlaydi.
• Ommaviy uzatishni yaxshilash: Yaxshilangan aralashtirish va homogenizatsiya bilan bog'liq bo'lib, fermentatsiya paytida ultratovushli yaxshilangan massa uzatish tezligi mavjud. Ultrasonik tebranish va kavitatsiya mahalliy turbulentlikni keltirib chiqaradi va substratlar, gazlar va ozuqa moddalarining fermentatsiya buloniga tarqalishini kuchaytiradi. Bu fermentatsiya jarayonining umumiy samaradorligi va mahsuldorligini oshirishi mumkin.
• Hujayra hayotiyligi va metabolik faollikni yaxshilash: Hujayra hayotiyligini va metabolik faolligini oshirish uchun fermentatsiya paytida mikrobial madaniyatlarga sonikatsiya qo'llanilishi mumkin. Yumshoq sonikatsiya ma'lum mikroorganizmlarni rag'batlantirishi, o'sishni, biomassa ishlab chiqarishni va kerakli metabolitlar yoki fermentatsiya mahsulotlarini sintezini rag'batlantirishi mumkin.

Aniq nazorat qilinadigan va takrorlanadigan sonikatsiya hujayralarga zarar bermasdan turli fermentatsiya jarayonlarining mahsuldorligini oshirishga yordam beradi. Sonikatsiya intensivligi aniq hujayra turlariga va uning talablariga moslashtirilishi mumkin. Nazorat qilinadigan sonikatsiya yordamida hujayra o'sishi va metabolizmiga ijobiy ta'sir ko'rsatiladi va tirik hujayralar tomonidan katalizlangan konversiya sezilarli darajada yaxshilanadi, masalan, sutdagi Bifidobakteriyalarni rag'batlantirish.
Ba'zi zamburug'li fermentatsiya jarayonlari uchun sonikatsiya ipsimon zamburug'larning o'sish tezligi va hosildorligiga ta'sir qilmasdan o'sish morfologiyasi va bulyon reologiyasini o'zgartirish uchun muvaffaqiyatli qo'llaniladi.

Fermentatsiyadan keyingi ultratovushli davolash

• Hujayralarni yig'ish va ajratish: Sonikatsiya fermentatsiyadan keyin hujayralarni yig'ish va ajratishda yordam berishi mumkin. U hujayra agregatlarini, flokulyantlarni yoki biofilmlarni sindirishga yordam beradi, fermentatsiya bulonidan hujayralarni chiqarishni osonlashtiradi. Bu hujayralarni tiklash yoki mahsulotni tozalash kabi keyingi oqim jarayonlarini soddalashtiradi.
• Hujayra ichidagi mahsulotlarning ekstraktsiyasi: Fermentatsiyadan so'ng, sonikatsiya mikrobial yoki hujayrali biomassadan fermentlar, oqsillar yoki ikkilamchi metabolitlar kabi hujayra ichidagi mahsulotlarni olish uchun ishlatilishi mumkin. Ushbu ekstraksiya jarayoni qimmatli birikmalarni qayta tiklashga yordam beradi va fermentatsiya jarayonining umumiy hosildorligini yaxshilaydi.
• Analitik maqsadlar uchun hujayra parchalanishi: Sonikatsiya fermentatsiyadan so'ng hujayralar yoki mikrobial namunalarni buzish uchun, ayniqsa analitik maqsadlarda qo'llanilishi mumkin. U hujayra lizisiga va hujayra ichidagi tarkibni chiqarishga yordam beradi, hujayra tarkibiy qismlarini tahlil qilishni osonlashtiradi yoki quyi oqim tahlillarini o'tkazadi.

Mikrobial fermentlar (masalan, katalaza, amilaza, proteaza, pektinaza, glyukoza izomeraza, tsellyulaz, hemiselulaza, lipaz, laktaza, streptokinaza) va rekombinant oqsillar (masalan, insulin, gepatit B vaktsinasi, interferon-kolostilit) kabi hujayra ichidagi komponentlarni ishlab chiqarish uchun. omil, streptokinaz), kerakli oqsillarni chiqarish uchun fermentatsiya jarayonidan so'ng hujayralar parchalanishi / parchalanishi kerak. Sonikatsiya yordamida hujayra ichidagi va hujayradan tashqari polisakkarid-oqsil komplekslarini viskoz mitselial fermentatsiya bulonidan ajratib olish osonlashadi. Ajoyib ekstraksiya rentabelligi va samaradorligidan tashqari, sonikatsiya hujayra lizisi va hujayra ichidagi moddalarni olish uchun yaxshi tasdiqlangan va ishonchli.
Ultrasonik lizis va ekstraktsiya haqida ko'proq o'qish uchun shu yerni bosing!

Yaxshilangan fermentatsiya jarayonlari uchun ultratovushli bioreaktorlar

Hielscher Ultrasonics uzoq vaqt davomida hujayra stimulyatsiyasi, fermentatsiya, hujayra buzilishi va ekstraktsiyasi kabi ultratovushli rag'batlantirilgan bio-jarayonlar bilan tajribaga ega. Biz ommaviy va oqim rejimida sonikatsiya uchun turli o'lchamdagi va geometriyadagi turli xil standart ultratovushli reaktorlarni taklif qilamiz. Shu bilan bir qatorda, biz mavjud bioreaktoringizga integratsiya qilish uchun moslashtirilgan echimlarni taklif qilamiz. Bizning ultratovushli protsessorlarimiz juda ko'p qirrali va faqat kichik joy talab qilganligi sababli, mavjud biotexnologik zavodlarga qayta jihozlash muammosiz amalga oshirilishi mumkin.
Bu yerda ultratovushli reaktor turlari, dizaynlari va ilovalari haqida ko'proq o'qing!
Quyidagi jadvalda ishlov beriladigan partiya hajmi yoki oqim tezligiga qarab qurilmaning umumiy tavsiyalari ko'rsatilgan. Har bir qurilma haqida qo'shimcha ma'lumot olish uchun qurilma turini bosing.

Adabiyot/Adabiyotlar