Habarlar - Bio derman fermentasiýa prosesinde ereýän kislorod derejesiniň gözegçiligi

Eriýän kislorod näme?

Eriýän kislorod (DO) molekulýar kislorody (O) aňladýar._₂) suwda ereýär. Ol suw molekulalarynda bar bolan kislorod atomlaryndan (H2O) tapawutlanýar._₂O), sebäbi ol suwda atmosferadan gelip çykýan ýa-da suw ösümlikleri tarapyndan fotosintez arkaly emele gelýän garaşsyz kislorod molekulalary görnüşinde bar. DO konsentrasiýasyna temperatura, duzlulyk, suw akymy we biologiki işjeňlik ýaly dürli faktorlar täsir edýär. Şeýlelik bilen, ol suw gurşawynyň saglygyny we hapalanmagyny bahalandyrmak üçin möhüm görkeziji bolup hyzmat edýär.

Eriýän kislorod mikroblaryň metabolizmini höweslendirmekde, öýjükleriň dem alyşyna, ösüşine we metabolik önümleriň biosintezine täsir etmekde möhüm rol oýnaýar. Şeýle-de bolsa, eriýän kislorodyň ýokary derejesi hemişe peýdaly däl. Aşa köp kislorod toplanan önümleriň has köp metabolizmine sebäp bolup biler we zäherli reaksiýalara sebäp bolup biler. Optimal DO derejeleri dürli bakteriýa görnüşlerinde üýtgeýär. Mysal üçin, penisilliniň biosintezi wagtynda DO adatça takmynan 30% howa doýgunlygynda saklanýar. Eger DO nola düşüp, şol derejede bäş minutlap galsa, önümiň emele gelmegi ep-esli derejede bozulyp biler. Eger bu ýagdaý 20 minutlap dowam etse, gaýtaryp bolmajak zyýan ýüze çykyp biler.

Häzirki wagtda iň köp ulanylýan DO datçikleri ereýän kislorodyň absolýut konsentrasiýasyny däl-de, diňe howanyň deňeşdirilen doýgunlygyny ölçäp bilýär. Ösdürilýän gurşawyň sterilizasiýasyndan soň, datçik görkezijisi durnuklaşýança howanyň doýgunlygyny we garyşdyrylmagyny amala aşyrýarlar, şol pursatda baha 100% howanyň doýgunlygyna deňleşdirilýär. Fermentasiýa prosesinde soňraky ölçegler şu salgylanma esaslanýar. Absolýut DO bahalaryny standart datçikleri ulanyp kesgitläp bolmaýar we polýarografiýa ýaly has ösen usullary talap edýär. Şeýle-de bolsa, howanyň doýgunlyk ölçegleri, adatça, fermentasiýa proseslerini gözegçilik etmek we dolandyrmak üçin ýeterlikdir.

Fermentatoryň içinde DO derejeleri dürli sebitlerde üýtgeýär. Bir nokada durnukly görkeziji alnanda-da, käbir medeniýet gurşawlarynda üýtgemeler bolup biler. Has uly fermentatorlar DO derejelerinde has uly giňişlik üýtgemelerini görkezýärler, bu bolsa mikroblaryň ösüşine we öndürijiligine düýpli täsir edip biler. Eksperimental subutnamalar ortaça DO derejesi 30% bolsa-da, üýtgeýän şertlerde fermentasiýa netijeliliginiň durnukly şertlerdäkiden has pesdigini görkezdi. Şonuň üçin, fermentatorlaryň ölçeglerini giňeltmekde - geometrik we kuwwatly meňzeşligi göz öňünde tutmakdan başga-da - giňişlik DO üýtgemelerini azaltmak esasy ylmy maksat bolmagynda galýar.

Biofarmasewtiki fermentasiýada ereýän kislorodyň gözegçiligi näme üçin möhüm?

1. Mikroorganizmler ýa-da öýjükler üçin iň amatly ösüş gurşawyny saklamak
Senagat fermentasiýasy adatça Escherichia coli we drožži ýaly aerob mikroorganizmleri ýa-da Hytaý Hamster Ýumurtgalygy (CHO) öýjükleri ýaly süýt emdiriji öýjükleri öz içine alýar. Bu öýjükler fermentasiýa ulgamynda "işçiler" hökmünde işleýärler, dem alyş we metabolik işjeňlik üçin kislorod talap edýärler. Kislorod aerob dem alyşynda elektron akseptory bolup hyzmat edýär we ATF görnüşinde energiýa öndürmäge mümkinçilik berýär. Kislorod bilen ýeterlik üpjünçilik öýjükleriň bogulmagyna, ösüşiniň togtamagyna ýa-da hatda öýjükleriň ölümine getirip biler, netijede fermentasiýanyň şowsuzlygyna sebäp bolup biler. DO derejelerini gözegçilik etmek kislorod konsentrasiýasynyň öýjükleriň durnukly ösüşi we ýaşaýşy üçin iň amatly aralykda galmagyny üpjün edýär.

2. Maksatly önümleriň netijeli sintezini üpjün etmek
Biofarmasewtiki fermentasiýanyň maksady diňe öýjükleriň köpelmegini höweslendirmek däl, eýsem insulin, monoklonal antitela, waksina we fermentler ýaly maksatly önümleriň netijeli sintezini ýeňilleşdirmekdir. Bu biosintetiki ýollar köplenç esasan aerob dem alyşdan alynýan uly energiýa sarp edilişini talap edýär. Mundan başga-da, önüm sintezine gatnaşýan köp ferment ulgamlary gönüden-göni kisloroda baglydyr. Kislorod ýetmezçiligi bu ýollaryň netijeliligini bozup ýa-da peseldip biler.

Mundan başga-da, DO derejeleri düzgünleşdiriji signal hökmünde hereket edýär. DO-nyň aşa ýokary we pes konsentrasiýalarynyň ikisi hem aşakdakylary edip biler:
- Öýjük metabolik ýollaryny üýtgetmek, mysal üçin, aerob dem alyşdan has az netijeli anaerob fermentasiýa geçmek.
- Öýjükleriň stres reaksiýalaryny döredip, islenilmeýän goşmaça önümleriň öndürilmegine getirýär.
- Ekzogen beloklaryň ekspresiýa derejesine täsir ediň.

Fermentasiýanyň dürli tapgyrlarynda DO derejelerini takyk gözegçilikde saklamak arkaly, öýjük metabolizmini maksatly önümiň iň ýokary sintezine gönükdirmek, şeýlelik bilen ýokary dykyzlykly we ýokary hasylly fermentasiýa gazanmak mümkin.

Bio derman serişdeleri üçin suw akymynyň diagrammasyna giriş

3. Kislorod ýetmezçiliginiň ýa-da artykmaçlygynyň öňüni almak üçin
Kislorod ýetmezçiligi (gipoksiýa) agyr netijelere getirip biler:
- Öýjükleriň ösüşi we önüm sintezi togtaýar.
- Metabolizm anaerob ýollara geçýär, netijede süýt we sirke turşusy ýaly organiki turşularyň toplanmagy ýüze çykýar, olar bolsa ösdürilip ýetişdirilýän gurşawyň pH derejesini peseldýär we öýjükleri zäherläp biler.
- Uzak wagtlap dowam edýän gipoksiýa gaýtaryp bolmajak zyýana sebäp bolup biler, kislorod üpjünçiligi dikeldilenden soň hem sagalma doly bolmaýar.

Kislorodyň artykmaçlygy (aşa köp doýgunlaşma) şeýle hem howp döredýär:
- Ol oksidatiw stressi we reaktiw kislorod görnüşleriniň (ROS) emele gelmegini döredip biler, bu bolsa öýjük membranalaryna we biomolekulalara zyýan ýetirýär.
- Aşa köp howa çalşyrmak we garyşdyrmak energiýa sarp edilişini we işleýiş çykdajylaryny artdyrýar, bu bolsa gereksiz serişdeleriň ýitgisine getirýär.

4. Real Wagt Gözegçiligi we Teswirleriň Gözegçiligi üçin möhüm parametr hökmünde

DO fermentasiýa ulgamynyň içki şertlerini görkezýän real wagtdaky, üznüksiz we giňişleýin parametrdir. DO derejelerindäki üýtgeşmeler dürli fiziologiki we işleýiş ýagdaýlaryny duýgurlyk bilen görkezip biler:
- Öýjükleriň çalt ösmegi kislorod sarp edilişini artdyrýar we DO derejesiniň peselmegine sebäp bolýar.
- Substratyň azalmagy ýa-da tormozlanmagy metabolizmi haýalladyp, kislorod sarp edilişini azaldýar we DO derejesiniň ýokarlanmagyna sebäp bolýar.
- Daşary ýurt mikroorganizmleri bilen hapalanmak kislorod sarp edilişiniň tertibini üýtgedýär, bu bolsa DO-nyň adatdan daşary üýtgemelerine getirýär we irki duýduryş signaly hökmünde hyzmat edýär.
- Enjamlaryň näsazlyklary, mysal üçin, garyşdyryjynyň näsazlygy, howa geçiriji turbalaryň dykylmagy ýa-da süzgüçleriň hapalanmagy hem DO-nyň adatdan daşary hereketine sebäp bolup biler.

Awtomatlaşdyrylan pikir alyşma dolandyryş ulgamyna real wagt režiminde DO gözegçiligini goşmak arkaly, DO derejeleriniň takyk düzgünleşdirilmegine aşakdaky parametrleriň dinamiki sazlamalary arkaly ýetip bolýar:
- Garyşdyrma tizligi: Tizligi ýokarlandyrmak köpürjikleri dargatmak arkaly gaz-suwuklyk gatnaşygyny güýçlendirýär we şonuň bilen kislorodyň geçiş netijeliligini ýokarlandyrýar. Bu iň köp ulanylýan we netijeli usuldyr.
- Aerasiýa tizligi: Giriş gazynyň akym tizligini ýa-da düzümini sazlamak (meselem, howanyň ýa-da arassa kislorodyň paýyny artdyrmak).
- Çykan basyşy: Basyşyň ýokarlanmagy kislorodyň parsial basyşyny ýokarlandyrýar we şeýdip eriýänligi ýokarlandyrýar.
- Temperatura: Temperaturany peseltmek ösdürip ýetişdirilýän gurşawda kislorodyň eremegini ýokarlandyrýar.

Biologik fermentasiýanyň onlaýn gözegçiligi üçin BOQU-nyň önüm boýunça teklipleri: