Vorwort

Die Optimierung des Ergänzungsprozesses ist eine der wichtigsten Forschungsrichtungen für die Optimierung des Fermentationsprozesses, und eine kontinuierliche und stabile Ergänzungsrate hat oft einen großen Einfluss auf die Synthese des Endprodukts und die Stoffwechselrichtung der Stämme. Die Synthese der meisten Produkte erfordert eine strikte Kontrolle des Zuckers im Medium in einer bestimmten Konzentration während des Ergänzungsprozesses. Die herkömmliche Zuckerkontrolle hängt hauptsächlich davon ab, dass der Bediener kontinuierlich die Probenahme prüft und die Geschwindigkeit der Zusatzstoffe manuell einstellt, die Zeit ist schlecht und die Regulierungseffekt ist schlecht. Fermentierungsingenieure suchen immer nach einer stabileren und präziseren Zuckerkontrolle. Im vorliegenden Fall ist der Stamm E. coli TM01 der Ausgangsstamm, der mit dem Parallelbioreaktor Sedolis (7 L) auf zwei verschiedene Weise durch manuelle Zuckerkontrollstrategien und automatische Zuckerkontrollstrategien mit dem Biokulturprozess-Online-Detektor (BODS) die Glukosenkonzentration im Medium aufrechterhalten wird. Die Zuckerkontrollstrategie wird als Indikator verwendet, um die Unterschiede in den verschiedenen Zuckerkontrollmustern zu vergleichen.

Abbildung 1 Tag Holz Bio-Biokulturprozess Online-Detektor (BODS)

Experimentelle Prozesse

Testbakterie: E. coli WT01.

Samenflüssiges Kulturmedium: Protein-Palladium 10 g / L, Hefe-Extrakt 5 g / L, Natriumchlorid 10 g / L, Glukose 20 g / L;

Fermentiertes Kulturmedium: Glukose 25 g/L, Hefeextrakt 7 g/L, Monohydrat-Zitronensäure 1,1 g/L, Ammoniumsulfat 7,5 g/L, Kaliumdihydrogenphosphat 2 g/L, Kaliumdihydrogenphosphat 3 g/L, Magnesiumsulfat 7 g/L, Eisensulfat 7 g/L, Vitamin B1 0,1 g/L, Glycerin 10 g/L, Ascorbinsäure 0,45 g/L, Schaukelflaschenfermentation mit zusätzlichem Calciumcarbonat 5 g/L;

Fermentationstank Fermentationskultur: nach der Aktivierung der Bakterien in der Glycerin-Röhre in die Samenkulturflüssigkeit bei 37 ° C 12 h nach der Kultur, bei 5% Impfmenge in das Fermentationsmedium übertragen. Der Fermentationsprozess erfolgt in einem Cytolis 7L-Fermentationsbehälter mit einer Belüftung von 1vvm, die Rührgeschwindigkeit des gelösten Sauerstoffs wird durch eine Rührgeschwindigkeit von 30% gesteuert und der pH auf 6,9 durch den Strom mit Ammoniak gehalten wird. Nach der Kultivierung bei 37 ° C auf OD600 bis ca. 10 wird auf 30 ° C gekühlt und IPTG-Induktion hinzugefügt. Nach dem Verbrauch von Glukose im Medium während der Fermentation wird die Rückzuckerkonzentration mit einer Glukoselösung von 500 g/l auf 2 g/l gesteuert.

Die manuelle Ergänzungsgruppe prüft alle 1 h die Restzuckerkonzentration im Medium und passt die Ergänzungsstrategie manuell an die gemessenen Konzentrationen an. Mit dem Biokulturprozess-Online-Detektor (BODS) von Tianmi Bio kannst du die Restzuckerkonzentration im Medium in Echtzeit erkennen und deine Zuckerersatzstrategie automatisch durch das Instrument anpassen. Die Trikisäurekonzentration in der Fermentationsflüssigkeit wird durch die flüssige Phase getestet und verglichen.

Experimentergebnisse

Wie in Abbildung 2 gezeigt, schwanken die Restzuckerkonzentrationen im Medium im manuellen Zusatzmodus stark, da das Wachstum der Bakterien nicht in Echtzeit beobachtet werden kann, und aufgrund der nächtlichen Müdigkeit des Bedieners erreicht der Fehler sogar eine Differenz von +10 g / L. Die Schwankungen der Restzuckerkonzentration beeinflussten direkt die Biomasse und die Troksäureerzeugung des Bakteriums, wobei die Troksäureerzeugung in der manuell kontrollierten Gruppe nur etwa 0,3 g/L erreichte. Im Gegensatz dazu können die intelligenten assoziierten Ergänzungsmittel von BODS die menschlichen Fehler aufheben, die das Wachstum von Bakterien in der Fermentationsflüssigkeit rund um die Uhr in Echtzeit überwachen, die Restzuckerkonzentration im Medium erkennen (im Fall auf 1 Stunde automatische Probenahme und einmalige Detektion eingestellt) und an das System zurückgeben, und dann die Ergänzungsstrategie in Echtzeit entsprechend den eingestellten Werten anpassen, um den Zucker stabil auf dem eingestellten Wert (2 ± 0,2 g / L) aufrechtzuerhalten.

Abbildung 2 Vergleich der Fermentationsergebnisse von manuellen Ergänzungen und intelligenten assoziierten Ergänzungen

Schlussfolgerungen

Dieser Fall untersucht die Auswirkungen auf die Stammenproduktion von Tritonin unter verschiedenen Ergänzungsstrategien als Ausgangsstamm. Die experimentellen Ergebnisse zeigen, dass eine stabilere Zuckerkontrolle häufig zu einer erheblichen Steigerung der Produktion führt. Im Vergleich zum manuellen Zusatzmodus kontrolliert das intelligente Assoziationssystem BODS den Rückzuckerspiegel im Medium stabil auf dem festgelegten Wert (2 ± 0,2 g / L) durch automatische Probenahme, Überwachung, Feedback-Regulierung, autonomes Lernen von Zusatzstrategien und andere Methoden ohne Bediener, was auch die Trenin-Ausbeute von Stämmen um etwa 71,4% erhöht, was die wichtige Rolle von BODS bei der Fermentationsprozessoptimierung veranschaulicht. Darüber hinaus ist die Kontrolle der Restzuckerkonzentration in der industriellen Produktion auch ein Schlüsselparameter, der sich direkt auf die Produktqualität des Unternehmens auswirkt, und die Echtzeit-Detektionsfähigkeit von BODS hilft auch dem Produktionswerkstattpersonal, die Fermentationsprozessänderungen in Echtzeit zu kontrollieren, die Prozessparameter rechtzeitig anzupassen und Unternehmen zu helfen, die Produktproduktion besser abzuschließen.

Seit seiner Gründung hat sich Tamaki Bio dem Grundsatz der Kundenpriorität verpflichtet, hochspezialisierte Sortenoptimierungslösungen anzubieten, die zuverlässigere Optionen für die Fermentationsprozessoptimierung bieten.