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超声波在生物发酵工程中的应用

2018-11-10 14:07:17 保定市全一电子设备有限公司 阅读

一、功率超声波的应用  

 1、超声波应用于发酵工程上游技术  

    基因工程是在基因水平上的遗传工程,即用人工方法把所需的某一供体生物的遗传物质(DNA)提取出来,在离体条件下剪切后,把它和载体的DNA分子连接起来,然后导入某一受体细胞内,外来的遗传物质在受体内进行复制和表达,从而获得新品种。超声波的空化作用,可能导致空泡周围细胞的细胞壁和质膜的击穿或可逆的质膜透性改变,使细胞内外发生物质交换,将外源基因导入细胞中,这种方法称之为超声波诱导基因转移法。

   2、超声波应用于发酵工程中游技术 
  低强度超声波依靠机械振动和稳态空化效应使传质边界层减薄,并且使溶质粒子运动加速,这对于反应物进入酶或细胞活性部位及产物进入液体介质的传质扩散作用有利,可提高生物反应速度;适宜的低强度超声波作用于动植物细胞时会产生胞内微流、胞内质的旋转及涡流运动,并且提高了细胞膜和细胞壁的穿透性,这些效应可以提高细胞的新陈代谢功能

   3、超声波应用于发酵工程下游技术 
  在发酵产物的提取和分离中,离心和过滤是最常用的方法,传统的离心方法难以实现在线*,而常规的过滤要使用各种各样的膜,这些膜过滤器使用时经常会被堵塞,因此需经常清洗或更换。超声过滤有如下特点:
  1)可使溶液中的细胞(或微细颗粒)凝聚,提高过滤速度; 
  2)使细胞(或微细颗粒)部分地悬浮于液体中,从而为溶解成分留出更多的通道,可防止堵塞;;
  3)超声过滤无机械活动部件,不需要滤纸或滤膜.;
  在酿酒工业中,如果用超声波酒瓶装酒,3天后,普通的白酒就会变得如陈年佳酿,色香味俱佳。这种酒瓶的工作原理是:酒人瓶后,打开开关,瓶底的陶制振动板立即开始振动,并发射出低频声波,若连续照射3天,瓶中酒呈熟的状态,水和酒分子搭配如多年陈酿,即6个水分子包围着1个酒精分子的稳定状态,从而使酒味醇美,且不易醉人
二、检测超声波的应用
  当微弱超声波信号在发酵介质中传播时,其能量不足以对发酵液中细胞或酶的生化性能或生物学性能产生影响,但发酵液的一些物理参数(如发酵产物或底物的浓度、发酵液的粘度等)的变化会改变超声波的传播特性,如超声波的传播频率、声速、传播损耗等由此可利用在发酵液中传播的超声波的声学特性变化来监测基质浓度、发酵产物的浓度或发酵液的粘度等参数在温度一定时,酵母浓度的变化对声传播速度的影响较大

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