Two-stage continuous fermentation p

Two-stage continuous fermentation processes for the production of stress-adapted probiotics, with a first reactor (R1) operated with free or immobilized cells and a second reactor (R2) inoculated with free cells produced in R1. (a) Reactor R1 operated with free cells (at low dilution rate for producing cells in late exponential growth phase); the image on the left shows a photomicrograph of Bifidobacterium longumproduced in this system. (b) Reactor R1 operated with immobilized cells at high dilution rate and cell density; the image on the left shows an optical micrograph of a section of bead-immobilizedLactococcus lactis (1.4 10 11 colony-forming units/g bead, colonies stained with otoluidine). Cells produced in the first reactor R1 with defined physiology are subjected to sublethal stresses (e.g. starvation, low pH, high temperature, salt, etc.; stress illustrated with a lightening bolt) in the second reactor R2 under controlled conditions. The system stabilizes rapidly to changing conditions in the second reactor (after 5 to 7 residence times, corresponding to 2.5 to 3.5 h for a system designed for a 30 min stress application), allowing for efficient screening of several stresses during the same culture experiment.
Probiotic fermentation with immobilized cell technology
In nature, microorganisms often live as highly organized communities enclosed in a self-produced polymeric matrix (or biofilm) that adheres to an inert or living surface. Biofilms generally comprise a mixture of components, such as proteins, nucleic acids and exopolysaccharides. The exopolysaccharides are produced by most bacteria either as cell-wall polysaccharides or as extracellular excretions into the surrounding environment. The formation of biofilms is a major strategy for bacterial survival. When biofilms are produced above a certain population density, bacterial cells undergo complex cell-to-cell interactions; signals of quorum-sensing systems accumulate to threshold concentrations that control the expression of various genes in different parts of biofilms and at different stages of their development. Such natural biofilm structures are also found in the gut, where bacteria grow on the gut mucosa and attached to food particles (also see the article by Macfarlane and Macfarlane in this issue). The biofilm phenotype has been extensively described in Gram-negative bacteria, but little is known about biofilm formation in Grampositive bacteria.
Studies with Gram-positive food pathogens showed that cells grown in biofilms exhibit an altered phenotype with respect to bacterial physiology, metabolism and gene transcription, as recently reviewed for Listeria. Infectious bacteria in biofilms are generally more resistant to antibiotics and unfavourable environmental factors such as extreme temperatures, low pH values and osmolarity. The increased resistance of bacteria to antibiotic treatments in the host was defined as one of the main reasons for biofilm-associated infections. However, there are currently few data reported on the physiological changes induced by growth in biofilms in beneficial food bacteria, including probiotics.

Kết quả (Việt) 1:

Hai giai đoạn quá trình lên men liên tục quá trình sản xuất chế phẩm sinh học thích nghi căng thẳng, với đầu tiên một lò phản ứng (R1) hoạt động cùng với miễn phí hoặc hỏng các tế bào và một lò phản ứng thứ hai (R2) tiêm chủng với ô tự do được sản xuất ở R1. (a) lò phản ứng R1 hoạt động cùng với các tế bào miễn phí (ở pha loãng thấp mức cho sản xuất tế bào vào cuối giai đoạn tăng trưởng hàm mũ); hình ảnh ở bên trái cho thấy một photomicrograph Bifidobacterium longumproduced trong hệ thống này. (b) lò phản ứng R1 hoạt động cùng với hỏng các tế bào ở cao pha loãng với mật độ và di động; hình ảnh ở bên trái cho thấy một micrograph quang học của một bộ phận của hạt-immobilizedLactococcus lactis (1.4 10 11 thuộc địa hình thành đơn vị/g hạt, thuộc địa màu với otoluidine). Tế bào sản xuất trong lò phản ứng đầu tiên R1 với sinh lý học được xác định phải chịu sự căng thẳng sublethal (ví dụ như đói, pH thấp, nhiệt độ cao, muối, vv; căng thẳng minh họa bằng một tia sét) trong lò phản ứng thứ hai R2 dưới điều kiện kiểm soát. Hệ thống ổn định nhanh chóng để thay đổi các điều kiện trong lò phản ứng thứ hai (sau 5-7 residence lần, tương ứng với 2,5 đến 3,5 h cho một hệ thống được thiết kế cho một ứng dụng căng thẳng 30 phút), cho phép cho hiệu quả kiểm tra một số căng thẳng trong thời gian thử nghiệm văn hóa tương tự.Probiotic lên men với công nghệ tế bào hỏngTrong tự nhiên, vi sinh vật thường sống cộng đồng tổ chức cao đính kèm trong một ma trận polyme tự sản xuất (hoặc biofilm) mà tuân thủ một bề mặt trơ hoặc sống. Biofilms nói chung bao gồm một hỗn hợp của các thành phần, chẳng hạn như protein, axit nucleic và exopolysaccharides. Các exopolysaccharides được sản xuất bởi hầu hết vi khuẩn là tế bào polysaccharides hoặc như ngoại bào excretions vào môi trường xung quanh. Sự hình thành của biofilms là một chiến lược lớn cho sự sống còn do vi khuẩn. Khi biofilms được sản xuất trên một mật độ dân số nhất định, tế bào vi khuẩn trải qua tương tác phức tạp của tế bào để tế bào; Các tín hiệu cảm biến đại biểu hệ thống tích lũy để nồng độ ngưỡng kiểm soát sự biểu hiện của gen khác nhau ở các bộ phận khác nhau của biofilms và ở các giai đoạn khác nhau của sự phát triển của họ. Cấu trúc biofilm tự nhiên như vậy cũng được tìm thấy trong ruột, nơi vi khuẩn phát triển trên niêm mạc ruột và gắn liền với thức ăn hạt (cũng xem bài viết bởi Macfarlane và Macfarlane trong vấn đề này). Các kiểu hình biofilm đã được mô tả rộng rãi trong vi khuẩn Gram âm, nhưng ít được biết về biofilm hình thành trong Grampositive vi khuẩn.Nghiên cứu với tác nhân gây bệnh Gram dương thực phẩm cho thấy rằng các tế bào phát triển trong biofilms triển lãm một kiểu hình thay đổi đối với vi khuẩn sinh lý học, sự trao đổi chất và phiên mã gen, như gần đây xem xét cho Listeria. Các vi khuẩn truyền nhiễm trong biofilms có nói chung hơn khả năng kháng thuốc kháng sinh và các yếu tố môi trường bất lợi như nhiệt độ khắc nghiệt, giá trị pH thấp và osmolarity. Tăng sức đề kháng của vi khuẩn kháng sinh phương pháp điều trị trong các máy chủ được xác định là một trong những lý do chính cho biofilm liên quan đến nhiễm trùng. Tuy nhiên, không có dữ liệu hiện nay vài báo cáo về những thay đổi sinh lý gây ra bởi sự tăng trưởng trong biofilms trong vi khuẩn có lợi thực phẩm, bao gồm cả probiotics.

Kết quả (Việt) 2:

Hai giai đoạn quá trình lên men liên tục để sản xuất chế phẩm sinh học căng thẳng-trích, với một lò phản ứng đầu tiên (R1) hoạt động với các tế bào miễn phí hoặc cố định và một lò phản ứng thứ hai (R2) được cấy tế bào miễn phí sản xuất trong R1. (A) Lò phản ứng R1 hoạt động với các tế bào miễn phí (ở tốc độ pha loãng thấp để sản xuất các tế bào trong giai đoạn tăng trưởng theo cấp số nhân cuối); các hình ảnh bên trái cho thấy một ảnh chụp hiển của Bifidobacterium longumproduced trong hệ thống này. (B) Lò phản ứng R1 hoạt động với các tế bào cố định ở tốc độ pha loãng cao và mật độ tế bào; các hình ảnh bên trái cho thấy một hiển vi quang học của một phần của hạt-immobilizedLactococcus lactis (1,4 10 11 đơn vị thuộc địa hình thành / g hạt, thuộc địa nhuộm với otoluidine). Các tế bào được sản xuất trong các lò phản ứng đầu tiên R1 với sinh lý được xác định là bị ứng suất sublethal (ví dụ như nạn đói, độ pH thấp, nhiệt độ cao, muối, vv .; căng thẳng minh họa bằng một tia sét) trong các lò phản ứng thứ hai R2 điều kiện kiểm soát. Hệ thống ổn định nhanh chóng để thay đổi điều kiện trong các lò phản ứng thứ hai (sau 5-7 lần cư trú, tương ứng với 2,5-3,5 h cho một hệ thống được thiết kế cho một ứng dụng căng thẳng 30 phút), cho phép sàng lọc hiệu quả của một số căng thẳng trong quá trình thử nghiệm một văn hoá.
lên men Probiotic với công nghệ tế bào cố định
Trong tự nhiên, vi sinh vật thường sống cộng đồng như tổ chức rất cao kèm theo trong một tự sản xuất ma trận polymer (hoặc màng sinh học) gắn kết với một bề mặt trơ, hoặc sống. Màng sinh học thường bao gồm một hỗn hợp của các thành phần, chẳng hạn như protein, axit nucleic và exopolysaccharides. Các exopolysaccharides được sản xuất bởi hầu hết các vi khuẩn hoặc như polysaccharides thành tế bào hoặc như chất bài tiết ra ngoài tế bào vào môi trường xung quanh. Sự hình thành các màng sinh học là một chiến lược quan trọng cho sự sống còn của vi khuẩn. Khi màng sinh học được sản xuất trên một mật độ dân số nhất định, các tế bào vi khuẩn trải qua cell-to-cell tương tác phức tạp; tín hiệu của hệ thống quorum-sensing tích lũy với nồng độ ngưỡng kiểm soát sự biểu hiện của các gen khác nhau ở các bộ phận khác nhau của màng sinh học và ở các giai đoạn phát triển khác nhau của họ. Cấu trúc màng sinh học tự nhiên như vậy cũng được tìm thấy trong ruột, nơi mà vi khuẩn phát triển trên niêm mạc ruột và gắn liền với các hạt thức ăn (xem thêm bài viết bởi Macfarlane và Macfarlane trong vấn đề này). Kiểu hình màng sinh học đã được mô tả rộng rãi trong các vi khuẩn Gram âm, nhưng ít được biết về sự hình thành màng sinh học vi khuẩn Grampositive.
Các nghiên cứu với Gram dương gây bệnh thực phẩm đã cho thấy rằng các tế bào trưởng thành trong màng sinh học hiện một kiểu hình thay đổi liên quan đến vi khuẩn sinh lý, trao đổi chất và gen với phiên mã, như gần đây xem xét cho Listeria. Vi khuẩn truyền nhiễm trong màng sinh học nói chung là nhiều khả năng kháng thuốc kháng sinh và các yếu tố môi trường bất lợi như nhiệt độ khắc nghiệt, giá trị pH thấp và độ thẩm thấu. Việc tăng cường sức đề kháng của vi khuẩn để điều trị kháng sinh trong các máy chủ đã được xác định là một trong những lý do chính cho nhiễm trùng màng sinh học có liên quan. Tuy nhiên, hiện nay có vài số liệu báo cáo về những thay đổi sinh lý gây ra bởi sự tăng trưởng trong màng sinh học vi khuẩn trong thực phẩm mang lại lợi ích, bao gồm probiotics.