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兰格流体传输解决方案指南,提升发酵罐的实验效率2018-09-11

行业资讯 | Nature:光遗传学技术将酵母变成高效“生化工厂”

 


近日美国普林斯顿大学发布新闻公报说,该校研究团队用光控制转基因酵母,让酵母在“繁殖”与“劳动”两种状态之间及时切换,高效生产化工原料异丁醇,效率可达到以往方法的5倍。


研究人员给酵母植入一个经改造的光敏基因,使其对特定的蓝光敏感。在受到蓝光照射时,酵母会正常生长繁殖,分解葡萄糖生产乙醇,同时抑制异丁醇生产;而在撤除光照后,异丁醇生产线就会启动。让光照时间有恰当的间隔,就可以取得较高的异丁醇产量,同时维持菌群存活。光照的成本低、作用速度快,并且能在任意时刻打开或关闭光源,实现精确调控。相关论文已经发表在英国《自然》杂志上。
 





发酵是人类较早接触的一种生物化学反应,通过对具有生物活性的物质(微生物、动植物细胞、酶等)进行大规模的生长培养、从而产生和积累大量人们所需要的代谢产物的过程,称为“发酵”。如今在食品工业、生物和化学工业中均有广泛应用。



其实这些年来,作为流体传输领域佼佼者的兰格精密泵为生命科学做出了不少贡献,特别是在发酵应用方面解决了不少挑战!






发酵罐(或各种各样的反应器)是发酵的核心设备,为发酵过程提供良好的反应环境。发酵罐结构主要包括反应容器和控制系统两大部分,反应容器提供发酵过程的反应环境,控制系统将反应环境控制在设定目标值。


一般认为:500L以下的是实验室规模的发酵罐,500L以上是生产规模的发酵罐。




小型发酵罐为生产规模的发酵罐运行提供数据信息,包括:种子的验证、培养基配方的筛选、工艺参数的优化等。因此做好实验室小型发酵罐的发酵是今后投入工业生产的必经之路!


实验室规模的发酵罐一般为每个反应容器配置四路蠕动泵,一般选用固定转速型蠕动泵OEM产品,控制系统通过控制蠕动泵启停时间控制添加量,典型产品是兰格的G*&TH15-12-A。




其中两路蠕动泵添加酸、碱:控制系统通过PH值监测、添加酸或碱的闭环控制,将反应环境的PH值控制在设定目标值。


一路蠕动泵添加消泡剂:控制系统通过泡沫监测、添加消泡剂的闭环控制,将反应环境的泡沫量控制在设定目标值。


另一路蠕动泵则添加培养基:控制系统通过营养水平监测、添加营养试剂的闭环控制,将反应环境的营养水平控制在设定目标值。
 


实验室小型发酵罐发酵实验时的挑战


在进行发酵罐发酵试验时,发酵培养基是供菌种生长、繁殖和合成产物之用。它既要使种子接种后能迅速生长,达到一定的菌丝浓度,又要使长好的菌体能迅速合成需产物。因此,要求发酵培养基的组成应丰富、完全,碳、氮源要注意速效和迟效的互相搭配,少用速效营养,多加迟效营养;还要考虑适当的碳氮比,加缓冲剂稳定pH值;并且还要有菌体生长所需的生长因子和产物合成所需要的元素、前体和促进剂等。除有菌体生长所必需的元素和化合物外,还要有产物所需的特定元素、前体和促进剂等。但若因生长和生物合成产物需要的总的碳源、氮源、磷源等的浓度太高,或生长和合成两阶段各需的条件要求不同时,则可考虑培养基用分批补料来加以满足。


而消泡剂等试剂也是必不可少的,因为在进行发酵实验时,微生物必定会产生代谢产物,这些代谢产物会引起菌液中pH的变化,并且随着发酵的进行,肯定会产生大量的气泡,从而使菌液的溶氧下降,导致菌体无法正常生长繁殖。这时就需要酸碱来调节其pH,用消泡剂来消除大量气泡,使其达到适宜的生长环境。


 


解决方案


由于实验室规模的发酵罐会进行多种多样的实验,经常需要更换添加液体种类,而兰格蠕动泵传输的液体只接触软管,只需要简单的更换软管就可以满足这种需求,是这类应用的理想选择。


实验室用小型发酵罐,通常可以采用兰格OEM蠕动泵,体积小巧结构紧凑。中试规模的发酵罐需要的流量较大,可以采用兰格标准台式蠕动泵,既可手动调节,也可以实现远程闭环控制。


生产规模的发酵罐,由于工艺参数已经固定,一般不会更换添加液体种类,会有其它液体添加方式的选择,但蠕动泵依然是其中一种重要的方式,尤其是对剪切力敏感的液体,这类应用一般会选择大流量的蠕动泵。


兰格拥有完整的蠕动泵产品线,包括:台式蠕动泵标准产品、固定转速型蠕动泵OEM产品、用户调速型蠕动泵OEM产品、用户驱动型蠕动泵OEM产品,满足客户的各种需求。



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