Filamenttihomeiden biomassan ja morfologian mittaaminen

Abstract

Filamenttihomeita käytetään tuottajamikrobeina hyvin monenlaisissa bioprosesseissa. Niiden etuja entsyymien ja muiden proteiinien tuotannossa ovat suuri tuottavuus, tuotteen tehokas eritys solujen ulkopuolelle ja homeiden kyky muokata proteiineja translaation jälkeen. Filamenttihomeiden morfologia vaikuttaa hyvin paljon niiden tuottavuuteen. Yksi filamenttihomeilla suuressa mittakaavassa valmistettavista tuotteista ovat teollisuusentsyymit. Teollisuusentsyymien kysyntä on suuressa kasvussa, sillä niitä käytetään yhä uusiin kohteisiin.

Tässä diplomityössä tutkittiin dielektrisen spektroskopian, NIR-alueen absorbanssimittauksen ja manuaalisen kuivapainomittauksen soveltuvuutta Trichoderma reesei -homeen biomassan pitoisuuden mittaamiseen. Kuivapainomittauksia tehtiin kahdella kuivausmenetelmällä: IRkosteusanalysaattorilla ja uunissa. Samalla selvitettiin menetelmien luotettavuutta. Lisäksi tutkittiin dielektrisen spektroskopian soveltuvuutta T. reesei -homeen morfologian mittaamiseen.

Työssä kasvatettiin kolmea T.reesei -homekantaa fermentoreissa, joiden työstötilavuus oli 30 litraa. Kantojen väliltä pyrittiin löytämään morfologisia eroja anturimittausten lisäksi myös mikroskopoimalla.

T. reesei -homeen biomassan pitoisuuden muutoksia pystyttiin mittaamaan melko luotettavasti kaikilla tutkituilla menetelmillä. Tutkittujen T. reesei -kantojen biomassojen pitoisuuksien välillä havaittiin suuria eroja. Dielektrisellä spektroskopialla ei onnistuttu mittaamaan homeen morfologian muutoksia fermentoinnin kuluessa. Mikroskooppikuvissa havaittiin selkeitä eroja eri kantojen morfologiassa, mutta havaittuja eroja ei pystytty yhdistämään dielektrisellä spektroskopialla saatuihin mittaustuloksiin.

Filamentous fungi are used in many types of bioprocesses. They have several benefits when used in the production of enzymes and other proteins. These benefits include high production capacity, efficient secretion and capability of carrying out post translational modifications. The production capacity of filamentous fungi is affected highly by morphology. Industrial enzymes are among the most important products that are produced using filamentous fungi. The amount of applications where industrial enzymes are used is growing. Due to that, the demand of industrial enzymes is growing rapidly.

In this master’s thesis the feasibility of dielectric spectroscopy, absorbance measurements at NIRwavelengths and dry weight measurement for measuring the concentration of biomass of Trichoderma reesei was studied. Dry weight measurements were done with two drying methods: with IR-moisture analyzer and oven. The reliability of these two methods was also evaluated. Additionally, the possibility of using dielectric spectroscopy to measure the morphology of T. reesei was studied.

In this master’s thesis three different strains of T. reesei were cultivated in fermenters that had a working volume of 30 liters. In addition to probes, a microscope was used to find morphological differences between these three strains.

The biomass of T. reesei was measured relatively accurately with every method used in this study. Significant differences in the concentration of biomass were detected between the different strains of T. reesei. Changes in morphology could not be measured with dielectric spectroscopy. Significant morphological differences were detected with the microscope between different strains, but these differences did not correlate with the data of dielectric spectroscopy.