一个方法来精确地生成和全面表征丝状菌形态<em>黑曲霉(Aspergillus niger)</em>描述,它允许的外观形态和生产力的数学相关。
丝状真菌A.尼日尔是一个在范围广泛,从食品到医药行业的工业生产过程中广泛使用的应变。这种丝状生物体中最引人注目的,往往不可控的特点之一是其复杂的形态。它的范围从密集的球形颗粒,粘稠的菌丝体( 图1)。各种工艺参数和配料是众所周知的影响真菌的形态1。由于最佳生产力与具有特定形态的形式强烈,真菌形态,往往代表着生产力的工业生产中的瓶颈。
一个直线前进和优雅的方法,能够精确地控制形态形状是另外无机的不溶性微粒(如水合硅酸镁,三氧化二铝或钛硅酸盐氧化物)的培养基,有助于增加酶生产2-6。既然有1 OBV白条之间的依赖微观粒子的形态和产酶的相关性,这是可取的数学链接生产力和外观形态。因此,精确的定量和整体形态描述的目标。
因此,我们提出了一个方法来生成和表征微观粒子的依赖形态结构和相关真菌的形态与生产力(图1),这可能有助于更好地理解的丝状微生物形态。
重组菌株A。尼日尔 SKAn1015 3大号搅拌槽反应器中培养72小时。除了滑石粉微粒浓度1克/ L,3 g / L的10 g / L的接种前要通过各种不同的形态结构,再现产生。无菌抽取样本后24,48和72小时的成长进步和产生的酶的活性测定。 “形成的产品是高附加值的酶β-呋喃果糖苷酶,糖在食品或制药行业,其中除其他催化反应的蔗糖,葡萄糖7-9新形成的一个重要的生物催化剂。因此,量化后加入蔗糖葡萄糖意味着产β-呋喃果糖苷酶量。葡萄糖定量是由一个神/过氧化物酶的含量10,这是在96孔微滴度板的高通量分析修改。
72小时后真菌形态显微镜检查和数字图像分析为特色。这样做,宏真菌形态像FERET的直径,投影面积,周长,圆,长宽比,圆度和坚固的粒子形状因子的计算与开源图像处理程序ImageJ的。相关参数相结合,一个无量纲的形态数量(锰)11,从而使一个全面的表征真菌的形态。强调数学回归的形态数量和生产力密切相关。
几十年来一直在生物技术的兴趣,因为真菌形态的修改。不同的研究都试图改变选定的工艺参数,如pH值,输入功率,温度,营养中等或接种浓度为1,但苦于相当不精确的和不完整的形态,控制高能源成本,抑制效果或产品不稳定,相比之下,微粒的补充,可以通过微调粒度和浓度变化的真菌形态的精密工程。这将打开新的可能性,以用于优化和度身订造的高产形态设计与A.生物技术生产的微型颗粒尼日尔和其他丝状微生物。
数字图像分析是一种简单的重复的方法来描述真菌的宏观形态。然而,各种大小,形状和表面字符的参数形态结构之三在文献中描述的真菌形态复杂的快速评估。相关参数的组合形态,避免了这方面的不足,不仅可以全面表征形态结构,也为数学与生产力直接相关。这再次呈现形态和过程形态的定制生产力的估计需要。
使用形态的号码,它是可以区分不同的沉淀和聚集形态4,5。为进一步发展形态数量的分形维数的审议似乎被看好。一个分形维数,给出了一个对象的填充属性13的复杂性和质量的测量,因此整体菌丝形态的表征豫定。
铬然而,eation一个高产的菌丝形态,可能会导致与工艺性能,尤其是在大规模种植的问题,菌丝生长形式,因为以前一直表现出更大的培养液粘度2。这将导致与传热传质问题,并形成停滞的非混合区,这需要更高的输入功率,使种植更昂贵的操作1。因此真菌的形态和培养液粘度之间的关系应被视为改变形态和进一步车型纳入。
The authors have nothing to disclose.
作者感谢由德国研究基金会(DFG)通过合作研究中心SFB的578“从基因到产品”在德国不伦瑞克工业大学提供的财政支持。
Table of Equipment:
Equipment | Company | Catalogue Number/model |
autoclave | Systec | V150 |
Büchner funnel (plastic) | VWR | – |
cellulose filter (for biomass dry weight) | Sartorius Stedim Biotech | Filter Discs Grade 389 |
cellulose acetate filter (for air filtration at reactor) | Sartorius stedim biotech | Midisart 200 PTFE |
cellulose acetate filter (for enzyme activity) | Sartorius Stedim Biotech | Midisart NML |
centrifuge | Eppendorf | Centrifuge 5415R |
centrifuge | Heraeus | Biofuge fresco |
centrifuge | Heraeus sepatech | Varifuge 3.0R |
compartment dryer (105 °C) | Heraeus | Kelvitran t |
control unit (temperature) | Jumo | Jumo iTron 08 |
control unit (pH-value) | meredos | pH Control 2 |
desiccator | Duran | Vacuum stable |
Falcon tubes | Omnilab | FALC352070 |
heating block 40 °C | Biometra | TB1 Thermoblock |
heating block 95 °C | HLC | HBT 130 |
micro plate reader | Tecan | Sunrise-Microplate-Reader |
micro scales | Sartorius | CP 225 |
microscope (digital inverted) | AMG | EVOS xl |
micro pipettes and tips (different sizes) | Omnilab | 5283303 5283298 5283299 5283300 |
micro titer plate | Nunc | MaxiSorp |
multi pipette and tips | Eppendorf/ Omnilab | 5283611/ 5283611 |
pH-electrode | Schott | pH-Meter CG840 |
reaction tubes | Roth | E518.1 |
scale | Sartorius | CP 3202 S |
stirred tank bioreactor with equipment | Applikon Biotechnology | 2L Bioreactor set |
syringe | Eppendorf | Combitips Plus 5 mL |
Table of Reagents:
Name of the reagent | Company |
Acetic acid | Roth |
Disodium hydrogen phosphate | Merck |
Ethanol (95%) | Roth |
Glucose monohydrate, (α-D-) | Roth |
Glucose oxidase (Typ II from Aspergillus niger) | Sigma |
Hydrochloride acid (37 % w/v) | Fiedel-de Haën |
Hydrous magnesium silicate | Roth |
Monopotassium phosphate | Merck |
o-dianoisidine dihydrochloride | Sigma |
Peroxidase (Typ II from horseradish) | Sigma |
Sodium acetate | Roth |
Sodium hydroxide | Merck |
Sucrose, D-(+) | Fluka |
Water (deionized) | – |
Table of Solutions and Medium Composition:
Solution | Components | Amount |
50 mM sodium acetate buffer (pH 6.5) | Sodium acetate Bring to volume with deionized water Adjust at pH 6.5 with acetic acid | 4.1 g L-1 |
0.05 M monopotassium phosphate solution | Monopotassium phosphate Bring to volume with deionized water | 6.805 g L-1 |
0.05 M disodium hydrogen phosphate solution | Disodium hydrogen phosphate Bring to volume with deionized water | 7.1 g L-1 |
0.05 M phosphate buffer (pH 7.0) | 0.05 M disodium hydrogen phosphate solution Bring to volume with 0.05 M monopotassium phosphate solution | 61.2 mL |
0.05 M phosphate buffer (pH 5.4) | 0.05M disodium hydrogen phosphate solution Bring to volume with 0.05 M monopotassium phosphate solution | 3 mL |
1.65 M sucrose solution | D-(+)-sucrose Bring to volume with phosphate buffer (pH 5.4) | 564.8 g L-1 |
reagent solution | o-Dianisidin-Dihydrochlorid Ethanol (95%) | 25 mg 10 mL |
Glucose reagent solution | Glucose oxidase Peroxidase Phosphate buffer (pH 7.0) reagent solution | 10.5 mg 3 mg 90 mL 10 mL |