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    蘭格流體傳輸解決方案指南,提升發酵罐的實驗效率2018-09-11

    行業資訊 | Nature:光遺傳學技術將酵母變成高效“生化工廠”

     


    近日美國普林斯頓大學發布新聞公報說,該校研究團隊用光控制轉基因酵母,讓酵母在“繁殖”與“勞動”兩種狀態之間及時切換,高效生產化工原料異丁醇,效率可達到以往方法的5倍。


    研究人員給酵母植入一個經改造的光敏基因,使其對特定的藍光敏感。在受到藍光照射時,酵母會正常生長繁殖,分解葡萄糖生產乙醇,同時抑制異丁醇生產;而在撤除光照后,異丁醇生產線就會啟動。讓光照時間有恰當的間隔,就可以取得較高的異丁醇產量,同時維持菌群存活。光照的成本低、作用速度快,并且能在任意時刻打開或關閉光源,實現精確調控。相關論文已經發表在英國《自然》雜志上。
     





    發酵是人類較早接觸的一種生物化學反應,通過對具有生物活性的物質(微生物、動植物細胞、酶等)進行大規模的生長培養、從而產生和積累大量人們所需要的代謝產物的過程,稱為“發酵”。如今在食品工業、生物和化學工業中均有廣泛應用。



    其實這些年來,作為流體傳輸領域佼佼者的蘭格精密泵為生命科學做出了不少貢獻,特別是在發酵應用方面解決了不少挑戰!






    發酵罐(或各種各樣的反應器)是發酵的核心設備,為發酵過程提供良好的反應環境。發酵罐結構主要包括反應容器和控制系統兩大部分,反應容器提供發酵過程的反應環境,控制系統將反應環境控制在設定目標值。


    一般認為:500L以下的是實驗室規模的發酵罐,500L以上是生產規模的發酵罐。




    小型發酵罐為生產規模的發酵罐運行提供數據信息,包括:種子的驗證、培養基配方的篩選、工藝參數的優化等。因此做好實驗室小型發酵罐的發酵是今后投入工業生產的必經之路!


    實驗室規模的發酵罐一般為每個反應容器配置四路蠕動泵,一般選用固定轉速型蠕動泵OEM產品,控制系統通過控制蠕動泵啟停時間控制添加量,典型產品是蘭格的G*&TH15-12-A。




    其中兩路蠕動泵添加酸、堿:控制系統通過PH值監測、添加酸或堿的閉環控制,將反應環境的PH值控制在設定目標值。


    一路蠕動泵添加消泡劑:控制系統通過泡沫監測、添加消泡劑的閉環控制,將反應環境的泡沫量控制在設定目標值。


    另一路蠕動泵則添加培養基:控制系統通過營養水平監測、添加營養試劑的閉環控制,將反應環境的營養水平控制在設定目標值。
     


    實驗室小型發酵罐發酵實驗時的挑戰


    在進行發酵罐發酵試驗時,發酵培養基是供菌種生長、繁殖和合成產物之用。它既要使種子接種后能迅速生長,達到一定的菌絲濃度,又要使長好的菌體能迅速合成需產物。因此,要求發酵培養基的組成應豐富、完全,碳、氮源要注意速效和遲效的互相搭配,少用速效營養,多加遲效營養;還要考慮適當的碳氮比,加緩沖劑穩定pH值;并且還要有菌體生長所需的生長因子和產物合成所需要的元素、前體和促進劑等。除有菌體生長所必需的元素和化合物外,還要有產物所需的特定元素、前體和促進劑等。但若因生長和生物合成產物需要的總的碳源、氮源、磷源等的濃度太高,或生長和合成兩階段各需的條件要求不同時,則可考慮培養基用分批補料來加以滿足。


    而消泡劑等試劑也是必不可少的,因為在進行發酵實驗時,微生物必定會產生代謝產物,這些代謝產物會引起菌液中pH的變化,并且隨著發酵的進行,肯定會產生大量的氣泡,從而使菌液的溶氧下降,導致菌體無法正常生長繁殖。這時就需要酸堿來調節其pH,用消泡劑來消除大量氣泡,使其達到適宜的生長環境。


     


    解決方案


    由于實驗室規模的發酵罐會進行多種多樣的實驗,經常需要更換添加液體種類,而蘭格蠕動泵傳輸的液體只接觸軟管,只需要簡單的更換軟管就可以滿足這種需求,是這類應用的理想選擇。


    實驗室用小型發酵罐,通??梢圆捎锰m格OEM蠕動泵,體積小巧結構緊湊。中試規模的發酵罐需要的流量較大,可以采用蘭格標準臺式蠕動泵,既可手動調節,也可以實現遠程閉環控制。


    生產規模的發酵罐,由于工藝參數已經固定,一般不會更換添加液體種類,會有其它液體添加方式的選擇,但蠕動泵依然是其中一種重要的方式,尤其是對剪切力敏感的液體,這類應用一般會選擇大流量的蠕動泵。


    蘭格擁有完整的蠕動泵產品線,包括:臺式蠕動泵標準產品、固定轉速型蠕動泵OEM產品、用戶調速型蠕動泵OEM產品、用戶驅動型蠕動泵OEM產品,滿足客戶的各種需求。



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