On-line and off-line monitoring of the production of alkaline serine protease by Bacillus licheniformis

Putten, A.B. Van; Spitzenberger, Folker; Kretzmer, G.; Hitzmann, Bernd; Schügerl, K.

doi:10.1016/0003-2670(95)00420-3

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“…The PC1 value clearly increased in the exponential growth phase (7-25 h) and a cluster was formed on the PCA plot, which suggests that NH 3 was dominantly produced during the exponential growth phase. There have been several studies on NH 3 generation during chitosan hydrolysis (21) and studies of different gases produced, including NH 3, during cell cultivation (22). Based on PCA results, the NH 3 component was a key parameter for the cell stress response function due to chitosanase secretion and chitosan hydrolysis under cultivation.…”

Section: Resultsmentioning

confidence: 99%

Gas-sensing array application for on-line monitoring in a heat-responsive bioprocess of Streptomyces griseus HUT 6037

Jung

Park

Kang

et al. 2015

Food Sci Biotechnol

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The stress-responsive bioprocess concept has been developed into an environmentally friendly biosensor with low energy consumption and high recovery yield. To improve chitosanase production during Streptomyces griseus cultivation, heat-stress was applied to the bioprocess with monitoring using an on-line gas sensing system. When exposed to heat-stress with liposomes, the chitosanase productivity was 2.6 times greater than for conventional cultivation. The mixed gas components could be distinguished using a principal component analysis during chitosanase production. The online-monitoring system reflected basic changes in growth conditions and metabolite formation in cells. The array type gas-sensing system was capable of detecting bacterial infection faster than conventional sensor systems. The gas sensor system can play a key role in monitoring and controlling stress levels in a stressresponsive bioprocess.

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Section: Resultsmentioning

confidence: 99%

Gas-sensing array application for on-line monitoring in a heat-responsive bioprocess of Streptomyces griseus HUT 6037

Jung

Park

Kang

et al. 2015

Food Sci Biotechnol

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“…Die Konzentration aller wichtigen Mediumkomponenten wurden online oder offline überwacht [46,47] Bei der Reduktion des Nährmediums auf die Hälfte wurde wiederum eine Biomassenkonzentration von 48 g/L erreicht. Die Proteaseaktivität reduzierte sich auf 6500 U/mL.…”

unclassified

Prozessentwicklung in der Biotechnologie – Ein Rückblick

Schügerl¹

2004

Chemie Ingenieur Technik

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Das Wachstum von Mikroorganismen und die Produktbildung mit ihnen werden von vielen verschiedenen Parametern beeinflusst. Wir sind in der Lage, einige dieser Parameter zu überwachen und zu kontrollieren. Viele andere Parameter sind jedoch unbekannt oder lassen sich nicht überwachen oder kontrollieren.In den letzten Jahren wurde die Mess-und Regelungstechnik in der Biotechnologie soweit entwickelt, dass man während der Produktentwicklung recht viele Informationen gewinnen kann. Diese erlauben, einige Aussagen über die Schwierigkeiten zu machen, welche die Prozessführung erheblich beeinflussen.Im Folgenden sollen beispielhaft nur Prozesse behandelt werden, die mit lebenden Mikroorganismen arbeiten. Des Weiteren soll der Einfluss trivialer Parameter, wie derjenige der Temperatur, des pH-Wertes, der Rührer-drehzahl, der Konzentration des Gelöstsauerstoffs und der Schlüsselkomponente, die mindestens während der Prozessentwicklung überwacht und kontrolliert werden, nicht betrachtet werden. Es wird angenommen, dass während der Produktion die Sterilität der Anlage, der Begasungsluft und der zugeführten Lösungen gewährleistet ist, daher werden Probleme mit der Sterilität nicht behandelt. Allgemeine ProblemeEs sind recht viele gemeinsame Probleme, die bei zahlreichen Prozessen auftreten. Eins der wichtigsten ist die Reproduzierbarkeit der Prozesse. Sie wird mindestens durch drei Faktoren beeinflusst: die Qualität der Sporen oder der Stammkultur, der Substrate und der Prozessführung.Es ist bekannt, dass die Qualität der Sporen sehr uneinheitlich ist. Durch einheitliche Sporenqualität, die z. B. durch durchflusszytometrische Selektion erreicht wird, kann die Reproduzierbarkeit von Pilzkulturen erheblich verbessert werden.Fast alle komplexen Kulturen, die für Massenproduktionen verwendet werden, bestehen teils aus landwirtschaftlichem Abfall und teils aus Nebenprodukten. Die Qualität dieser Mediumkomponenten hängt wesentlich vom Klima ab, das während ihres Wachstums herrschte. Es ist bekannt, dass beim Chargenwechsel der Mediumkomponenten (Pharmamedium, Maisquellwasser, Maisstärke usw.) die Produktivität abfällt, und es dauert eine Zeit, bis sich die Mikroorganismen auf die neue Charge der Mediumkomponente adaptieren.Die Qualität der Prozessführung hängt wesentlich von der Überwachung der Prozessvariablen und ihrer Kontrolle ab, wobei die Kontrolle der Temperatur und des pHWertes unproblematisch ist, die Kontrolle der Konzentrationen des Gelöstsauerstoffs (pO 2 ) und der Schlüsselkompo-nenten sind recht problematisch. Wenn während des Prozesses Antischaummittel dem Reaktor stoûweise zugegeben wird, treten starke Schwankungen von pO 2 auf. Diese erschweren das Konstanthalten von pO 2 im Medium. Es ist be- The review considers some problems of process development in the biotechnology and presents their solutions on examples, which were developed in cooperation with industrial partners. These processes include the production of restriktion endonuclease EcoRI by recombinant Escherichia coli, Penicillin V by Penicillium chrysogenu...

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Bioprocess monitoring and computer control: Key roots of the current PAT initiative

Junker

Wang

2006

Biotech & Bioengineering

113

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This review article has been written for the journal, Biotechnology and Bioengineering, to commemorate the 70th birthday of Daniel I.C. Wang, who served as doctoral thesis advisor to each of the co-authors, but a decade apart. Key roots of the current PAT initiative in bioprocess monitoring and control are described, focusing on the impact of Danny Wang's research as a professor at MIT. The history of computer control and monitoring in biochemical processing has been used to identify the areas that have already benefited and those that are most likely to benefit in the future from PAT applications. Past applications have included the use of indirect estimation methods for cell density, expansion of on-line/at-line and on-line/in situ measurement techniques, and development of models and expert systems for control and optimization. Future applications are likely to encompass additional novel measurement technologies, measurements for multi-scale and disposable bioreactors, real time batch release, and more efficient data utilization to achieve process validation and continuous improvement goals. Dan Wang's substantial contributions in this arena have been one key factor in steering the PAT initiative towards realistic and attainable industrial applications.

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On-line and off-line monitoring of the production of alkaline serine protease by Bacillus licheniformis

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Gas-sensing array application for on-line monitoring in a heat-responsive bioprocess of Streptomyces griseus HUT 6037

Gas-sensing array application for on-line monitoring in a heat-responsive bioprocess of Streptomyces griseus HUT 6037

Prozessentwicklung in der Biotechnologie – Ein Rückblick

Bioprocess monitoring and computer control: Key roots of the current PAT initiative

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