továbbfejlesztett kisléptékű folyamatos termesztési rendszer
ebben a tanulmányban bemutatjuk a Klein et al. , az egyes reaktorok fokozott párhuzamosítása és jobb kezelése, valamint ellenőrzése érdekében. A rendszerben végrehajtott változtatások fő szempontjai közé tartozik a párhuzamos tenyésztőedények készletének növelése 8-ról 24 reaktorra, valamint az üzemi térfogat 10-ről 6,5 mL-re történő csökkentése. A jelenlegi rendszer továbbá egyedi gyártású fedelekből áll, amelyek négy rögzített portot tartalmaznak, amelyeket levegőztetésre, közegellátásra, húsleves eltávolítására, valamint oltásra vagy mintavételre használnak (ábra. 1). A négy port mellett a fedélen keresztül egy optikai rúd alakú DO szondát helyeznek be a do monitorozáshoz a termesztési folyamat megzavarása nélkül, ily módon helyettesítve az előző beállítás oxigén fluoreszcens érzékelő pontját . A vízfürdőt, amely az előző beállításban állandó művelési hőmérsékletet tartott fenn, egy egyedi gyártású alumínium fűtőblokk váltotta fel, amelyet egy mikrolemez keverőegységhez olvasztottak. Mivel a kisméretű bioreaktor rendszer korábbi verzióját a Schizosaccharomyces pombe hasadási élesztő segítségével validáltuk, itt bemutatjuk a S. cerevisiae termesztések továbbfejlesztett termesztési beállítását.
Az alapvető működési lépéseket, valamint a hígítási sebességek beállítását a megfelelő csőátmérő és a közegbeáramló szivattyú szivattyúsebességének kiválasztásával a korábban leírtak szerint végeztük el . Itt az egyes bioreaktorok folyadéktartalmának tömegét gravimetrikusan határoztuk meg a termesztés végén, lehetővé téve a megfelelő hígítási sebesség pontos kiszámítását a 5.1% eltérés. A táptalajt és a reaktor gázfázisát a reaktorfedél ugyanazon nyílásán keresztül távolítottuk el az efflux szivattyú segítségével (ábra. 1). Az összes termesztési kísérlethez 7,5 mL min−1 Efflux szivattyú sebességet használtunk. Az efflux szivattyú sebessége messze meghaladta az etetőszivattyú sebességét, enyhe negatív nyomást generálva a tenyészedényben. Ez a nyomáskülönbség a levegő beáramlását eredményezte a levegőztető nyíláson keresztül. A kLa átlagos oxigéntömeg-átviteli együtthatója 110 h−1 volt, ami a termesztési folyamat során jóval 30% – os telítettség feletti DO-szintet tett lehetővé. A pH-t nem monitorozták online, sem a termesztés során nem szabályozták, mivel a tápközeget a priori 6,0 pH-ra állították be, ami a végső pH-t eredményezte 5,5 a termesztési húslevesben. A pH-t a reaktorok kiáramlásától és a betakarítás után napi szinten mértük. A pH állandó maradt az egyensúlyi állapot elérésekor, és a reaktor szennyvize 0,1 pH-egység kis eltérést mutatott (az adatok nem szerepelnek).
A 3-HP termelés feltárása kisüzemi kemosztatikákban, különböző hígítási sebességgel, C-limitáló körülmények között
a maximális fajlagos növekedési ütem (6max) meghatározásához a S. cerevisiae ST938-at szakaszos körülmények között tenyésztettük, túlzott tápanyag-rendelkezésre állást alkalmazva. A glükóz szénforrásként történő felhasználása esetén a 6,265 h-1, A biomassza hozama 24,9 g mol−1, a glükóz 3 LE szénhozama pedig 0,6% C-mol volt (1.táblázat). Ebben a termesztési módban a szén nagy része etanollá és CO2-vá metabolizálódott , mivel a vad típusú S-ben magas glikolitikus fluxus alakult ki. a cerevisiae szorosan kapcsolódik az alkoholos erjedéshez . A kemosztát termesztéseket egy növekedést korlátozó szubsztrát ellátása szabályozza. Egyensúlyi állapotban a vad típusú S. cerevisiae nem termel jelentős mennyiségű túlfolyó metabolitot egy bizonyos növekedési sebesség alatt, jelezve a kritikus hígítási sebességet (Dcrit (h−1)) A szénforrás felhalmozódásának hiánya miatt. A kritikus hígítási sebességnél vagy annál magasabb szénforrás halmozódik fel a reaktorban, és a túlfolyó anyagcsere beindul, ami különböző melléktermékek, például etanol, acetát és kisebb mennyiségű szerves savak előállítását eredményezi . Ennek megfelelően folyamatos tenyészeteket használtunk a növekedési ütem és a biomassza-specifikus 3-HP termékképződés közötti kapcsolat vizsgálatára az S. cerevisiae ST938-ban. A négy különböző hígítási arány D (h−1): 0,04, 0,09, 0,17 és 0,21 úgy választottuk meg, hogy a szakaszos termesztésben meghatározott S. cerevisiae st938 törzsben a 6max alatt legyen. Megvizsgáltuk a glükóz biomassza hozamát, valamint a 3 HP hozamot, a specifikus 3 HP termelési sebességet és a specifikus szubsztrát felvételi sebességet (ábra. 2a-d, 1. táblázat). Az összes vonatkozó termesztési paramétert, azaz a hozamokat és a rátákat a megfelelő szórásokkal, az 1. táblázat foglalja össze.