蘭格流體傳輸解決方案指南，提升發酵罐的實驗效率

行業資訊 | Nature：光遺傳學技術將酵母變成“生化工廠” 
 

近日美國普林斯頓大學發布新聞公報說，該校研究團隊用光控制轉基因酵母，讓酵母在“繁殖”與“勞動”兩種狀態之間及時切換，生產化工原料異丁醇，效率可達到以往方法的5倍。

研究人員給酵母植入一個經改造的光敏基因，使其對特定的藍光敏感。在受到藍光照射時，酵母會正常生長繁殖，分解葡萄糖生產乙醇，同時抑制異丁醇生產;而在撤除光照后，異丁醇生產線就會啟動。讓光照時間有恰當的間隔，就可以取得較高的異丁醇產量，同時維持菌群存活。光照的成本低、作用速度快，并且能在任意時刻打開或關閉光源，實現調控。相關論文已經發表在英國《自然》雜志上。
 

發酵是人類較早接觸的一種生物化學反應，通過對具有生物活性的物質（微生物、動植物細胞、酶等）進行大規模的生長培養、從而產生和積累大量人們所需要的代謝產物的過程，稱為“發酵”。如今在食品工業、生物和化學工業中均有廣泛應用。

其實這些年來，作為流體傳輸領域*的蘭格精密泵為生命科學做出了不少貢獻，特別是在發酵應用方面解決了不少挑戰！

發酵罐（或各種各樣的反應器）是發酵的核心設備，為發酵過程提供良好的反應環境。發酵罐結構主要包括反應容器和控制系統兩大部分，反應容器提供發酵過程的反應環境，控制系統將反應環境控制在設定目標值。

一般認為：500L以下的是實驗室規模的發酵罐，500L以上是生產規模的發酵罐。

小型發酵罐為生產規模的發酵罐運行提供數據信息，包括：種子的驗證、培養基配方的篩選、工藝參數的優化等。因此做好實驗室小型發酵罐的發酵是今后投入工業生產的必經之路！

實驗室規模的發酵罐一般為每個反應容器配置四路蠕動泵，一般選用固定轉速型蠕動泵OEM產品，控制系統通過控制蠕動泵啟停時間控制添加量，典型產品是蘭格的G*&TH15-12-A。

其中兩路蠕動泵添加酸、堿：控制系統通過PH值監測、添加酸或堿的閉環控制，將反應環境的PH值控制在設定目標值。

一路蠕動泵添加消泡劑：控制系統通過泡沫監測、添加消泡劑的閉環控制，將反應環境的泡沫量控制在設定目標值。

另一路蠕動泵則添加培養基：控制系統通過營養水平監測、添加營養試劑的閉環控制，將反應環境的營養水平控制在設定目標值。 
 

實驗室小型發酵罐發酵實驗時的挑戰

在進行發酵罐發酵試驗時，發酵培養基是供菌種生長、繁殖和合成產物之用。它既要使種子接種后能迅速生長，達到一定的菌絲濃度，又要使長好的菌體能迅速合成需產物。因此，要求發酵培養基的組成應豐富、*，碳、氮源要注意*和遲效的互相搭配，少用*營養，多加遲效營養;還要考慮適當的碳氮比，加緩沖劑穩定pH值;并且還要有菌體生長所需的生長因子和產物合成所需要的元素、前體和促進劑等。除有菌體生長所必需的元素和化合物外，還要有產物所需的特定元素、前體和促進劑等。但若因生長和生物合成產物需要的總的碳源、氮源、磷源等的濃度太高，或生長和合成兩階段各需的條件要求不同時，則可考慮培養基用分批補料來加以滿足。

而消泡劑等試劑也是*的，因為在進行發酵實驗時，微生物必定會產生代謝產物，這些代謝產物會引起菌液中pH的變化，并且隨著發酵的進行，肯定會產生大量的氣泡，從而使菌液的溶氧下降，導致菌體無法正常生長繁殖。這時就需要酸堿來調節其pH，用消泡劑來消除大量氣泡，使其達到適宜的生長環境。

解決方案

由于實驗室規模的發酵罐會進行多種多樣的實驗，經常需要更換添加液體種類，而蘭格蠕動泵傳輸的液體只接觸軟管，只需要簡單的更換軟管就可以滿足這種需求，是這類應用的選擇。

實驗室用小型發酵罐，通常可以采用蘭格OEM蠕動泵，體積小巧結構緊湊。中試規模的發酵罐需要的流量較大，可以采用蘭格標準臺式蠕動泵，既可手動調節，也可以實現遠程閉環控制。

生產規模的發酵罐，由于工藝參數已經固定，一般不會更換添加液體種類，會有其它液體添加方式的選擇，但蠕動泵依然是其中一種重要的方式，尤其是對剪切力敏感的液體，這類應用一般會選擇大流量的蠕動泵。

蘭格擁有完整的蠕動泵產品線，包括：臺式蠕動泵標準產品、固定轉速型蠕動泵OEM產品、用戶調速型蠕動泵OEM產品、用戶驅動型蠕動泵OEM產品，滿足客戶的各種需求。