تحقیق کاربردی کف زدا پلی اتر در فرآیند تخمیر اسید آمینه
1. مقدمه
تخمیر اسید آمینه یک فرآیند تولید مهم در زمینه بیوتکنولوژی است که به طور گسترده در بسیاری از صنایع مانند غذا، دارو و خوراک استفاده می شود. اما در فرآیند تخمیر به دلیل فعالیت های متابولیکی میکروارگانیسم ها و عملیات هوادهی و هم زدن، به ناچار تعداد زیادی کف تولید می شود. وجود فوم نه تنها حجم موثر مخزن تخمیر را اشغال می کند، راندمان تخمیر را کاهش می دهد، بلکه ممکن است منجر به افزایش خطر آلودگی باکتریایی شود که بر عملکرد و کیفیت اسیدهای آمینه تأثیر می گذارد. تحقیق کاربرد کف زدای پلی اتر به عنوان یک نوع متداولکف زدادر تخمیر اسید آمینه از اهمیت زیادی برخوردار است.
2. مروری بر فرآیند تخمیر
2.1 دمای تخمیر
دمای تخمیر اسید آمینه در این مطالعه 37 درجه سانتیگراد تنظیم شد که نزدیک به دمای بدن انسان است. این دمای خاص به طور دلخواه تعیین نمی‌شود، اما از طریق آزمایش‌های دقیق و سیستماتیک متعدد، آزمایش‌های مکرر، مقایسه و تجزیه و تحلیل دقیق گرادیان‌های مختلف دما، بهینه‌سازی و غربالگری شده است. در میان دماهای جایگزین متعدد، دمای 37 درجه سانتیگراد برجسته است و ثابت شده است که شرایط دمایی بسیار مناسب برای رشد میکروبی و متابولیسم است. در این محیط دما، سیستم‌های آنزیمی مختلف درگیر در سنتز اسید آمینه به‌عنوان موتورهای کارآمدی عمل می‌کنند که فعال می‌شوند، سطح بالایی از فعالیت را حفظ می‌کنند و واکنش‌های سنتز اسید آمینه را به طور مداوم و پایدار کاتالیز می‌کنند. در عین حال، تحت تغذیه این دما، به نظر می رسد روند رشد و تولید مثل سلول های میکروبی روی کانالی با سرعت بالا، با سرعت مناسب، نه خیلی سریع و باعث مصرف سریع مواد مغذی و عدم تعادل متابولیک شده است. نه خیلی کند و تاثیرگذار بر کارایی سنتز اسید آمینه. روند رشد و تولیدمثل ایده آل میکروارگانیسم ها مانند ساختن یک پایه محکم و پایدار برای سنتز کارآمد اسیدهای آمینه است که به طور موثر پیشرفت مداوم واکنش های سنتز آمینو اسیدها را در مسیری کارآمد و منظم ارتقا می دهد و پایه ای محکم برای به دست آوردن آمینو قابل توجهی ایجاد می کند. تولید اسید و محصولات با کیفیت بالا در آینده. این یکی از عناصر اصلی در کل فرآیند تخمیر اسید آمینه است.
2.2 مدت زمان تخمیر و تغییر کف
را کل فرآیند تخمیر طول می کشد برای42 ساعت حدود 9 ساعت پس از شروع تخمیر، کف شروع به تولید می‌کند که عمدتاً به این دلیل است که میکروارگانیسم‌ها در طول فرآیند رشد اولیه، برخی از متابولیت‌های فعال سطحی ترشح می‌کنند و در عین حال، هوادهی و هم زدن باعث می‌شود مایع کشت کاملاً با هوا تماس پیدا کند و تشکیل شود. شکل جنینی فوم با پیشرفت تخمیر، کف طی 15 تا 21 ساعت به اوج خود رسید. در این مرحله رشد میکروبی وارد فاز لگاریتمی شده و متابولیسم شدید است. سورفکتانت تولید شده افزایش می یابد. اثر مستمر حجم تهویه و شدت هم زدن نیز باعث انباشت انبوه کف می شود. با این حال، پس از 30 ساعت، با ورود تدریجی تخمیر به یک دوره پایدار و رو به کاهش، متابولیسم میکروبی کند شد و کف به تدریج کاهش یافت.
3. تهیه و افزودن کف زدا
3.1 آماده سازی کف زدا:
کف زدا پلی اتر ابتدا با آب به غلظت 3% رقیق می شود و سپس در مخزن مخصوص کف زدا نگهداری می شود. پس از این تیمار رقیق‌سازی، جریان‌پذیری و پخش‌پذیری کف‌زدا به‌طور قابل‌توجهی بهبود یافت و راحتی زیادی را برای افزودن دقیق بعدی به مخزن تخمیر فراهم کرد، به طور مؤثر کف زدایی به موقع و یکنواخت را در طول فرآیند تخمیر اسید آمینه تضمین کرد و به طور موثر پایداری و کارایی دستگاه را تضمین کرد. فرآیند تخمیر
3.2 روش افزودن:
در طول کل فرآیند تخمیر، از یک دستگاه پمپاژ تخصصی برای تزریق دقیق و مستقیم کف زدا رقیق شده به مخزن تخمیر استفاده می شود. زمان و مقدار خاص افزودن کف زدا باید به طور دقیق کنترل شده و با توجه به وضعیت واقعی تولید کف در فرآیند تخمیر به طور انعطاف پذیر تنظیم شود. تنها از این طریق می‌توان به هدف اصلی از بین بردن مؤثر کف و جلوگیری از انباشت بیش از حد کف بر روی فرآیند طبیعی تخمیر دست یافت و در عین حال از هرگونه تداخل منفی یا تأثیر نامطلوب بر روی پیوندهای کلیدی جلوگیری کرد. به عنوان رشد میکروبی، متابولیسم و سنتز اسیدهای آمینه در فرآیند تخمیر به دلیل افزودن بیش از حدکف زدایا زمان بندی نامناسب افزودن، به طوری که به طور جامع پیشرفت پایدار، کارآمد و منظم عملیات تخمیر را تضمین کند و پایه ای محکم برای تولید اسیدهای آمینه با کیفیت بالا ایجاد کند.
4. بستر و کرنش
4.1 بستر تخمیر:
این بستر حاوی اجزای متعددی است که در میان آنها گلوکز منبع اصلی کربن برای رشد میکروبی و سنتز اسیدهای آمینه است که انرژی و اسکلت کربن مورد نیاز برای سنتز سلولی و متابولیسم را فراهم می کند. نیتروژن کل منبع مهمی از مواد خام برای میکروارگانیسم ها برای سنتز مولکول های زیستی حاوی نیتروژن مانند پروتئین ها و اسیدهای نوکلئیک است. قند نشاسته از ذرت ساخته می شود و می تواند به آرامی گلوکز را آزاد کند تا منبع کربن پایداری را در طول تخمیر حفظ کند. علاوه بر این، حاوی مواد مغذی دیگری مانند ویتامین‌ها، مواد معدنی و غیره است که در حفظ رشد طبیعی و عملکردهای متابولیکی میکروارگانیسم‌ها نقش مهمی دارند.
4.2
انواع مختلف تولید آمینو اسید برای دستیابی به سویه های باکتریایی خاص بستگی دارد. در مورد تولید لیزین، بدون شک باکتری های تولید کننده لیزین سویه های اصلی هستند. تحت شرایط تخمیر خاص که نیازهای رشد و متابولیک آن را برآورده می‌کند، باکتری‌های لیزین می‌توانند به طور کامل مواد مغذی موجود در بسترها را جذب کرده و به طور موثر از آنها استفاده کنند. با سیستم متابولیک منحصر به فرد و پیچیده خود، به طور سیستماتیک یک سری مراحل متابولیکی خوب و مرتبط و مسیرهای واکنش بیوشیمیایی را طی می کند، به تدریج مواد موجود در بسترها را به لیزین محصول هدف تبدیل و سنتز می کند و یک پایه بیولوژیکی محکم و قابل اعتماد و پشتیبانی فنی کلیدی برای تولید صنعتی لیزین
5. مقایسه کاربرد کف زدای پلی اتر
5.1
هنگام استفاده از اولین کف زدا پلی اتر در تولید تخمیر لیزین، مشخص شد که مصرف واحد آن 3.2 کیلوگرم در تن است که بیش از نیاز استفاده از کمتر از 3.0 کیلوگرم بر تن کف زدا در هر تن لیزین تولید شده است. چنین وضعیت مصرف واحد بالایی به احتمال زیاد هزینه های تولید را به میزان قابل توجهی افزایش می دهد، و در عین حال، به دلیل افزودن بیش از حد کف زدا، به احتمال زیاد درجه خاصی از اثر بازدارنده بر کل فرآیند تخمیر اعمال می شود. اجزای بیش از حد کف زدا ممکن است با نفوذپذیری طبیعی غشاهای سلولی میکروبی در یک محدوده خاص تداخل داشته باشد، تعادل تبادل مواد و انتقال اطلاعات در داخل و خارج سلول های میکروبی را مختل کند و در نتیجه با فعالیت های متابولیک فیزیولوژیکی مختلف میکروارگانیسم ها تداخل داشته باشد و مانع آن شود. در نهایت، تأثیر منفی بر عملکرد سنتز و کیفیت محصول لیزین خواهد داشت و کارایی و کیفیت تولید تخمیر را تا حد زیادی کاهش می دهد.
5.2
رامصرف واحد دومکف زدا پلی اتردر طی همان فرآیند تخمیر لیزین 2.4 کیلوگرم در تن است که کمتر از مقدار لازم است. در مقایسه با اولین دستگاه کف، دوز کف زدا آن 15 درصد کاهش یافته است. این داده ها به طور کامل عملکرد برتر کف زدا دوم را از نظر ارائه اثر کف زدایی و کنترل دقیق دوز نشان می دهد. این نه تنها می تواند فوم را در فرآیند تخمیر به طور دقیق و کارآمد کنترل کند، مقدار کف را در سطح مناسب حفظ کند، تداخل نامطلوب کف را در عملیات تخمیر به حداقل برساند، بلکه به طور موثر از یک سری مشکلات منفی ناشی از استفاده بیش از حد جلوگیری کند. کف زدا، مانند تاثیر بر محیط متابولیک میکروبی، مانع از فرآیند سنتز لیزین و غیره، در نتیجه پشتیبانی قوی برای بهبود تخمیر لیزین بهره وری و بهینه سازی کیفیت محصول از منظر هزینه اقتصادی، مصرف کف زدا کاهش یافته است و به طور مستقیم هزینه های تولید را کاهش می دهد. از منظر فرآیند، پایداری و تداوم فرآیند تخمیر را تضمین می‌کند، خطر نوسانات فرآیند ناشی از کف‌زدا را کاهش می‌دهد و مزایای برجسته‌ای در هر دو دیدگاه اقتصادی و فرآیندی دارد. این یک محلول کاربردی با ارزش تر کف زدا برای عملیات تصفیه شده و کارآمد صنعت تخمیر اسید آمینه است.
نتیجه گیری
کف زدا پلی اترنقش مهمی در فرآیند تخمیر آمینو اسید ایفا می کند. از طریق مطالعه پارامترهای فرآیند تخمیر، تهیه و افزودن کف‌زداها، سویه‌های بستر و اثرات کاربرد کف‌زداهای مختلف، مشخص شده است که انتخاب منطقی کف‌زدای پلی‌اتری برای بهبود مزایای اقتصادی و کیفیت محصول تخمیر اسید آمینه بسیار مهم است. در این مطالعه، کف‌زدای پلی‌اتر دوم با مصرف واحد کمتر و اثر کف‌زدایی خوب، پتانسیل بیشتری را برای کاربرد نشان داد. تحقیقات آینده می‌تواند مکانیسم عمل کف‌زدای پلی‌اتر را بیشتر بررسی کند، فرمول‌بندی و شرایط کاربرد آنها را بهینه کند تا بتواند نیازهای در حال تکامل صنعت تخمیر اسید آمینه را بهتر برآورده کند.
