정확하게 생성하고 종합적으로 사상균의 형태와 성격 방법<em> Aspergillus 니제르</em>는 형태학의 모양과 생산성의 수학적 상관 관계를 허용하는 설명되어 있습니다.
사상균의 A. 니제르 음식에서 제약 산업에 대한 산업 공정의 넓은 범위에서 널리 사용되는 변형입니다. 이 filamentous 유기체의 가장 흥미로운 종종 지나치게 특성 중 하나는 복잡한 형태입니다. 그것은 울창한 구형 여럿 점성 mycelia (그림 1)의 범위. 다양한 공정 파라미터 및 재료 곰팡이 형태 1에 영향을 미치는 것으로 알려져 있습니다. 최적의 생산성이 특정 형태학의 양식을 통해 강력하게 상호 있기 때문에, 곰팡이 형태는 종종 산업 생산에서 생산성의 병목 현상을 나타냅니다.
정확하게 형태학의 모양을 제어하는 직선 전달하고 우아한 접근은 증가 효소 생산 2-6에 기여 문화 매체에 대한 무기 불용성 마이크로 입자 (함수의 마그네슘 실리 케이트, 알루미늄 산화물이나 티타늄 실리 케이트 산화물 등)의 추가이다. obv가 있기 때문에마이크로 입자 의존 형태와 효소 생산 사이에 빚을내는 간 상관 관계는 수학적으로 생산성과 형태학의 모양을 연결하는 것이 바람직하다. 따라서 양적 정확하고 전체적인 형태학의 설명으로 타겟팅됩니다.
따라서, 우리는 생성 및 특성을 미세 입자 종속 형태학의 구조를 그리고 아마도 filamentous 미생물의 morphogenesis의 더 나은 이해에 기여 생산성 (그림 1)과 곰팡이 형태 신원을 확인하도록하는 방법을 제시한다.
재조합 변형 A. 니제르 SKAn1015는 탱크 생물 반응기를 흔들 3 패 72 H 위해 재배한다. G / L 이전에 접종 1 G / L, 3 G / L와 10의 농도의 활석 마이크로 입자 외에으로 형태학의 구조의 다양한 reproducibly 생성됩니다. 멸균 샘플은 생산 효소의 성장 진행 및 활동의 결정 24, 48, 72 시간 후에 촬영됩니다.형성된 제품은 높은 가치 효소 β-fructofuranosidase, 음식이나 타인 간의 포도당 7-9으로 자당의 반응을 catalyzes 제약 업계에서 네오 설탕 형성을위한 중요한 생체 촉매이다. 따라서 자당를 추가한 후 포도당의 양을 정함은 생산되는 β-fructofuranosidase의 양을 의미합니다. 포도당 부량는 96 – 웰 마이크로 titer 플레이트의 높은 처리량 분석을 위해 수정됩니다 갓 / POD-검정 10,에 의해 이루어집니다.
72시간 후 곰팡이 형태는 현미경으로 검사하고 디지털 이미지 분석이 특징입니다. 그럼으로써 Feret의 직경과 같은 곰팡이 매크로 형태, 예상 면적, 둘레, 순환성, 화면 비율, 진원도 숙녀 단합을위한 입자 형상 요소는 오픈 소스 영상 처리 프로그램 ImageJ로 계산됩니다. 관련 매개 변수의 종합적인 특성을 가능하게 무차 형태론 번호 (MN) 11에 결합되어곰팡이 형태. 형태론 번호와 생산성의 긴밀한 상관 관계는 수학적 회귀으로 강조 표시됩니다.
곰팡이 형태의 수정은 여러 수십 년 이래 생명 공학에 관심이있다. 다른 연구와 같은 산도 값, 전원 입력, 온도, 중간 영양분이나 inoculum 농도 일 선정 프로세스 매개 변수를 다양려고했는데, 반대로 형태의 다소 부정확할 및 불완전한 제어, 높은 에너지 비용, 억제 효과 또는 제품 불안정성에서 고생했습니다 마이크로 입자의 보완은 입자 크기와 농도의 미세 조정 변형을 통해 곰팡이 형태의 정밀한 엔지니어링이 가능합니다. 이것은 새로운 가능성을가 A와 biotechnological 생산 최적화 및 높은 생산 형태의 맞춤형 설계를위한 마이크로 입자를 사용하는 열립니다 니제르와 다른 filamentous 미생물.
디지털 이미지 분석은 곰팡이 매크로 형태를 특성화하기 쉽게 재현할 방법입니다. 그러나, 크기, 모양 및 표면 charac에 대한 매개 변수의 종류문학에서 설명한 형태학의 구조 ter가 복잡 곰팡이 형태의 신속한 평가를 만듭니다. 관련 매개 변수의 조합으로서 제시 형태론 번호,이 결핍을 방지하고 형태학의 구조의 포괄적인 특성화를 위해뿐만 아니라 생산성과 직접 수학적 상관 관계를위한뿐만 아니라 사용할 수 있습니다. 이것은 다시 가능한 필요한 프로세스에 주어진 형태이므로 형태의 정의에 의해 생산성 추정을 렌더링.
형태론 번호를 사용하면, 그것은 각종 펠렛과 덩어리의 morphologies 4,5 구분할 수 있습니다. 형태론 번호의 앞으로의 개발을위한 프랙탈 차원의 배려가 유망한 것으로 보인다. 프랙탈 차원은 객체 13 속성을 채울 복잡 성과 질량 측정을 제공하므로 mycelial 형태의 전체적인 특성화를 위해 predestinated됩니다.
CRmycelial 성장 형태는 이전에 훨씬 더 문화 국물의 viscosities에게 2를 전시하기 위해 표시 되었기 때문에 높은 생산 mycelial 형태의 eation 그러나, 특히 대규모 재배의 공정 성능 문제로 이어질 수도 있습니다. 이것은 열 및 대량 전송 및 높은 전원 입력과 1을 작동 재배보다 비싼 확인을 필요로 활기가 아닌 혼합 지대의 형성에 문제가 발생합니다. 형태 변경 및 추가 모델에 통합되면 따라서 곰팡이 형태와 문화 국물의 점도의 관계가 고려되어야한다.
The authors have nothing to disclose.
저자들은 기꺼이 그 Technische Universität 브라운 슈 바이크, 독일에서 '진에서 제품에 대한'공동 연구 센터 SFB 578를 통해 독일 연구 재단 (DFG)에서 제공하는 재정 지원을 인정합니다.
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 |